¿Cómo funcionan los sistemas de almacenamiento de energía de baterías?

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías, comúnmente conocido como BESS, utiliza bancos de baterías recargables para almacenar el exceso de electricidad de la red eléctrica o de fuentes renovables para su uso posterior. A medida que avanzan las tecnologías de energías renovables y redes inteligentes, los sistemas BESS desempeñan un papel cada vez más importante en la estabilización del suministro eléctrico y la maximización del valor de la energía verde. Entonces, ¿cómo funcionan exactamente estos sistemas?
Paso 1: Banco de baterías
La base de cualquier BESS es el medio de almacenamiento de energía: las baterías. Múltiples módulos de batería o "celdas" se conectan entre sí para formar un "banco de baterías" que proporciona la capacidad de almacenamiento necesaria. Las celdas más utilizadas son las de iones de litio debido a su alta densidad de potencia, larga vida útil y rápida capacidad de carga. Otras químicas, como las de plomo-ácido y las baterías de flujo, también se utilizan en algunas aplicaciones.
Paso 2: Sistema de conversión de energía
El banco de baterías se conecta a la red eléctrica mediante un sistema de conversión de energía (SCP). El SCP consta de componentes electrónicos de potencia, como un inversor, un convertidor y filtros, que permiten el flujo de energía en ambas direcciones entre la batería y la red. El inversor convierte la corriente continua (CC) de la batería en corriente alterna (CA) que utiliza la red, y el convertidor realiza el proceso inverso para cargar la batería.
Paso 3: Sistema de gestión de la batería
Un sistema de gestión de baterías, o BMS, monitoriza y controla cada celda individual dentro del banco de baterías. El BMS equilibra las celdas, regula el voltaje y la corriente durante la carga y la descarga, y protege contra daños por sobrecarga, sobrecorriente o descarga profunda. Monitorea parámetros clave como el voltaje, la corriente y la temperatura para optimizar el rendimiento y la vida útil de la batería.
Paso 4: Sistema de enfriamiento
Un sistema de refrigeración elimina el exceso de calor de las baterías durante su funcionamiento. Esto es fundamental para mantener las celdas dentro de su rango óptimo de temperatura y maximizar su ciclo de vida. Los tipos de refrigeración más comunes son la refrigeración líquida (mediante la circulación del refrigerante a través de placas en contacto con las baterías) y la refrigeración por aire (mediante ventiladores para impulsar el aire a través de las carcasas de las baterías).
Paso 5: Operación
Durante periodos de baja demanda eléctrica o alta producción de energía renovable, el BESS absorbe el exceso de energía mediante el sistema de conversión de energía y lo almacena en el banco de baterías. Cuando la demanda es alta o no hay energía renovable disponible, la energía almacenada se devuelve a la red a través del inversor. Esto permite al BESS "desplazar el tiempo" de la energía renovable intermitente, estabilizar la frecuencia y el voltaje de la red y proporcionar energía de respaldo durante cortes de suministro.
El sistema de gestión de la batería monitoriza el estado de carga de cada celda y controla la velocidad de carga y descarga para evitar la sobrecarga, el sobrecalentamiento y la descarga profunda de las baterías, prolongando así su vida útil. El sistema de refrigeración mantiene la temperatura general de la batería dentro de un rango de funcionamiento seguro.
En resumen, un sistema de almacenamiento de energía en baterías aprovecha las baterías, los componentes electrónicos de potencia, los controles inteligentes y la gestión térmica de forma integrada para almacenar el exceso de electricidad y descargar energía según la demanda. Esto permite que la tecnología BESS maximice el valor de las fuentes de energía renovables, aumente la eficiencia y la sostenibilidad de las redes eléctricas, y favorezca la transición hacia un futuro energético con bajas emisiones de carbono.

Con el auge de las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) a gran escala desempeñan un papel cada vez más importante en la estabilización de las redes eléctricas. Un sistema de almacenamiento de energía en baterías utiliza baterías recargables para almacenar el exceso de electricidad de la red o de energías renovables y devolverla cuando sea necesaria. La tecnología BESS ayuda a maximizar el uso de energías renovables intermitentes y mejora la fiabilidad, la eficiencia y la sostenibilidad de la red.
Un BESS normalmente consta de varios componentes:
1) Bancos de baterías compuestos por múltiples módulos o celdas para proporcionar la capacidad de almacenamiento de energía necesaria. Las baterías de iones de litio son las más utilizadas debido a su alta densidad de potencia, larga vida útil y capacidad de carga rápida. También se utilizan otras químicas, como las de plomo-ácido y las de flujo.
2) Sistema de conversión de energía (SCP) que conecta el banco de baterías a la red eléctrica. El SCP consta de un inversor, un convertidor y otros equipos de control que permiten el flujo de energía en ambas direcciones entre la batería y la red.
3) Sistema de gestión de baterías (BMS) que monitoriza y controla el estado y el rendimiento de cada celda. El BMS equilibra las celdas, protege contra daños por sobrecarga o descarga profunda, y monitoriza parámetros como el voltaje, la corriente y la temperatura.