Sistemas de almacenamiento con baterías con acoplamiento DC
Las redes eléctricas DC son cada vez más importantes en la industria, porque pueden aumentar considerablemente la eficiencia energética y la sostenibilidad. Para poder aprovechar al máximo estas ventajas, las redes deben ser estables y estar bien alimentadas. Los sistemas de almacenamiento de energía con baterías (BESS) contribuyen significativamente a ello.
Reto
Seguridad de suministro en la All Electric Society Factory
Como uno de los primeros edificios industriales de Alemania, equipamos nuestro nuevo edificio de Blomberg, la All Electric Society Factory, con una red eléctrica DC para aprovechar las ventajas asociadas. Por supuesto, se prestó especial atención a la seguridad de suministro combinada con la máxima eficiencia energética. Por tanto, la integración de un sistema de almacenamiento con baterías conectado directamente a la red DC era una opción obvia.
Una de las ventajas de un BESS con acoplamiento DC es su eficiencia en comparación con los sistemas AC convencionales. Al no ser necesaria la conversión de corriente continua (DC) a corriente alterna (AC) y viceversa, se evitan las pérdidas de conversión. Esto permite un uso más eficiente de la energía almacenada, maximiza la potencia disponible y convierte el acumulador de baterías en una opción atractiva en las redes DC.
La generación de electricidad rentable mediante energías renovables también desempeña un papel importante en la All Electric Society Factory. Ofrece la oportunidad de rediseñar estratégicamente su propio aprovisionamiento de energía para protegerse del aumento de los costes de la electricidad y asegurarse el suministro. Con un sistema de almacenamiento con baterías, también se puede comprar electricidad barata y utilizarla cuando se necesite.
Los acumuladores de baterías son flexibles, porque pueden absorber y liberar energía eléctrica con un alto rendimiento y tiempos de reacción en el rango de los milisegundos. Gracias a su diseño modular, pueden ampliarse y personalizarse con flexibilidad – hasta llegar a los sistemas de acumuladores industriales de gran formato. Los métodos de análisis permiten monitorizar y controlar con precisión el contenido energético y el rendimiento de las baterías. Los datos recogidos pueden utilizarse en redes inteligentes (Smart Grids) para optimizar la alimentación, el almacenamiento y el uso de la energía. Esto no solo contribuye a la estabilidad de la red, sino que también permite una integración más eficiente de las energías renovables.
Una red eléctrica DC optimiza toda la cadena energética, desde la generación hasta la distribución y el consumo. Los sistemas de almacenamiento de energía son indispensables en este caso.
Tobias Lüke de Phoenix Contact Power Supplies GmbH y Roman Alberti de Voltfang GmbH
La cooperación como factor de éxito
Phoenix Contact colabora con la empresa Voltfang
La empresa Voltfang GmbH, con sede en Aquisgrán, desarrolla métodos para reciclar baterías de electromovilidad. Las baterías usadas o las baterías procedentes de la sobreproducción, que se diseñaron para la electromovilidad, suelen tener una mayor capacidad de carga que las baterías que se desarrollaron para un uso estacionario. Voltfang aprovecha esta circunstancia y apuesta por la reutilización de baterías de alto rendimiento diseñadas para ofrecer una gran resistencia a ciclos. Las estrategias operativas optimizadas y la gestión de la energía inteligente maximizan la vida útil de estas baterías y garantizan su eficiencia a largo plazo en aplicaciones estacionarias. Con el sistema de gestión de la energía Voltfang en combinación con la PLCnext Technology se pueden instalar casos de uso como la limitación de picos de carga, la optimización del autoconsumo, las tarifas eléctricas dinámicas y el marketing de flexibilidad, y optimizar el funcionamiento económico del sistema energético. La empresa de Aquisgrán también lleva años trabajando en el acoplamiento de sistemas de almacenamiento con baterías a redes eléctricas DC. Esto sentó las bases de una colaboración fructífera.
Solución
De la idea al funcionamiento real: un acumulador de baterías completa la All Electric Society Factory
La colaboración entre Phoenix Contact y Voltfang dio como resultado una solución con una capacidad de almacenamiento de 300 kWh. Voltfang utiliza módulos de batería recalificados de vehículos eléctricos para el acumulador de energía situado frente a la All Electric Society Factory. Se les da otra vida antes de reciclarlos: alargando su vida útil en aplicaciones de almacenamiento estacionario. Los módulos de potencia DC CHARX se utilizan como interfaz entre la red DC y la batería, proporcionando los 270 kW de potencia del sistema en ambos sentidos de flujo de la energía. Además de los componentes del armario de control, como bornas para carril, componentes de seguridad, relés y cartuchos de fusible, se utilizó la fuente de alimentación auxiliar de 24 V DC de la serie Quint, incluido el UPS de Phoenix Contact.
La autoalimentación de los componentes se produce desde la batería. Con ello, el sistema dispone de la capacidad de arrancar en negro toda la red DC y, por lo tanto, también realiza la función de corriente de reserva en el sistema energético del edificio. El sistema está alojado en un contenedor de 20 pies y está protegido contra sobretensiones mediante productos de la serie VAL MB de Phoenix Contact. La integración de DC-BESS en la gestión de redes DC se realiza a través de la plataforma PLCnext Technology de Phoenix Contact. El Voltfang EMS utiliza un algoritmo de regulación simplificado para regular los parámetros de carga y descarga exclusivamente a través de la tensión del sistema del enlace DC. De este modo, se compensan las fluctuaciones de tensión y se estabiliza la red. La curva característica, según la que debe regularse, se especifica para el sistema de acumuladores de energía en baterías por el sistema de gestión de energía de nivel superior en función de la respectiva aplicación de gestión de la energía. El sistema de almacenamiento funciona normalmente como estabilizador de la red. Esta arquitectura del sistema permite un funcionamiento escalable y a prueba de errores gracias a la minimización de la comunicación entre los distintos subsistemas de la red eléctrica. Con el proyecto piloto, las empresas crearon un sistema de almacenamiento de energía modular, escalable, sostenible y al mismo tiempo eficiente, que también se está utilizando en otras redes DC en aplicaciones industriales a escala similar debido a su mayor eficiencia y menor uso de materiales en comparación con el acoplamiento AC.
Productos para sistemas de almacenamiento con baterías con acoplamiento DC
