Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autora
- Estefanía Hernández Lugones, Responsable del desarrollo del negocio de Almacenamiento de Energía en Iberia, Robert Bosch España, S.L.U.
Resumen
Un suministro constante de energía renovable: mientras que otros todavía están debatiendo sobre el paso a formas alternativas de energía, un complejo de viviendas cerca de Frankfurt (Alemania) está demostrando que el autoabastecimiento con energías limpias ya no es un sueño, sino una realidad al alcance de todos, el complejo está diseñado para ser autosuficiente en sus necesidades energéticas. No sólo eso, sino que también supone un ahorro para los residentes.
Introducción
La evolución hacia formas alternativas de energía está tomando cuerpo en Kelsterbach, una ciudad cerca de Frankfurt, Alemania, donde Bosch ha llevado a cabo un proyecto para almacenar y suministrar energía flexible a un complejo residencial de 180 viviendas.
El sistema de almacenamiento cuenta con una capacidad instalada de 135 kWh. Esto es suficiente para cubrir el gasto eléctrico medio de 10 hogares de cuatro personas.
El cliente del proyecto es Süwag Erneuerbare Energien GmbH, una empresa que está promoviendo el cambio hacia formas alternativas de energía bajo un concepto propio.
Contribución a una fuente de alimentación descentralizada
El sistema de almacenamiento de energía cumple con uno de los mayores desafíos de las fuentes de alimentación descentralizadas. La unidad de cogeneración y la planta de paneles fotovoltaicos del complejo de viviendas, no siempre generan energía cuando se necesita. Gracias a la batería, la energía extra puede ser almacenada y suministrada más tarde.
El nivel más alto de autosuficiencia
«Enka», como se denomina el nuevo complejo de viviendas, se ha construido en el emplazamiento de una antigua fábrica. La empresa constructora Deutsche Reihenhaus AG ha levantado allí 180 viviendas unifamiliares.
En una segunda fase se construirá una zona de uso mixto y un parque empresarial. Una vez que haya sido completado, el complejo debe ser capaz de satisfacer una gran parte de sus propias necesidades energéticas, ya que está equipado con dos unidades de cogeneración, además de calderas para hacer frente a los picos de demanda, una instalación de paneles fotovoltaicos y sistemas de almacenamiento de calor y de electricidad. El sistema utiliza la energía generada en el complejo de la mejor manera posible. La unidad de cogeneración suministra la carga base. Un motor de combustión de gas natural situado dentro de la unidad de cogeneración producirá electricidad con la ayuda de un generador. El calor generado por el motor como resultado de la combustión se utiliza para calentar los edificios y suministrar el ACS.
Dado que por la noche se consume menos energía, el sistema de almacenamiento de Bosch se encarga de almacenar energía y liberarla cuando se necesita, por ejemplo, por la mañana. Es una situación similar a la que se da con la energía solar, el sol proporciona una gran cantidad de energía durante el día, cuando normalmente las familias están fuera del hogar. La batería almacena la energía hasta que se necesite durante la noche. En relación a las fuentes de alimentación, Süwag tiene como objetivo hacer que el complejo de edificios sea lo más autosuficiente posible. Cada kWh que no necesite viajar grandes distancias reduce la necesidad de invertir y ampliar la red. También hace que la integración de fuentes de energía renovables en el sistema sea lo más amplia y fácil posible.
Los consumidores dentro del complejo residencial están conectados directamente al sistema de generación de energía. Como resultado de ello, no hay cargos por el transporte de la energía u otros costes similares. Y para los residentes, las tarifas eléctricas son mucho más atractivas.
La Universidad de Ciencias Aplicadas de Frankfurt está proporcionando apoyo científico al proyecto.
Sistema de almacenamiento de energía en el ámbito empresarial
El sistema de almacenamiento de energía de Bosch hace uso de la tecnología de iones de litio. La unidad de almacenamiento, que tiene unos 7 m de ancho, 60 cm de profundidad y 1,8 m de altura, se encuentra situada en una sala de máquinas. Su capacidad y la electrónica están ajustadas con precisión a las necesidades de la red eléctrica del complejo.
El sistema de almacenamiento proporciona una potencia de 50 kW y puede ser cargado o descargado en el plazo de dos horas. Gracias a su inversor, la potencia eléctrica puede alimentarse y extraerse de la red del cliente. El sistema de gestión del almacenamiento y la amplia experiencia de Bosch en el campo de carga y descarga de baterías incrementa su vida útil. Bosch ha planificado, diseñado y construido otros sistemas de almacenamiento, en algunos casos la capacidad ha superado varios megavatios-hora.
Sistemas de almacenamiento de energía
Los sistemas de almacenamiento de energía son un elemento clave en el camino hacia formas alternativas de energía, haciendo posible utilizar mejor la energía eólica y solar, cuya disponibilidad puede variar ampliamente. La energía solar puede estar disponible por la noche y la eólica puede ser almacenada hasta que el viento amaina. Un estudio encargado por Bosch, publicado por el Öko-Institut e.V. de Friburgo, describe acertadamente el almacenamiento de energía como un campo estratégico de la tecnología. Estos sistemas tendrán un papel decisivo en el desarrollo de una infraestructura de suministro de energía descentralizada.
En primer lugar, pueden compensar las fluctuaciones de la energía generada a partir del viento y el sol. Además de estabilizar la red, actúan como un almacén en caso de que la producción de energía solar o eólica sea superior a la demanda. Esta energía almacenada puede ser suministrada más tarde. Al armonizar el suministro y demanda de electricidad, el almacenamiento es una alternativa a la expansión de la red ya que atenúa tanto los picos de producción de renovable como de demanda.
Como resultado de todo ello, los sistemas de almacenamiento de energía hacen que sea más fácil la integración de fuentes de energía renovables en las redes eléctricas existentes.
Sistemas de almacenamiento de energía
Las unidades de cogeneración (CHP = Combined Heat and Power) generan electricidad y calor, a partir de combustibles fósiles.
Las unidades CHP utiliza la misma cantidad de energía para duplicar el beneficio. Con las tecnologías convencionales, el calor y la energía son normalmente generadas por separado. Las unidades CHP combinan ambas fuentes, lo que reduce la necesidad de combustible. Un estudio realizado por la agencia gubernamental de Renania del Norte-Westfalia, dice que: «Su aplicación ofrece un enorme potencial para la protección del clima y la conservación de los recursos naturales.» Si, por ejemplo, utilizamos una unidad CHP para generar calor en una fría noche de invierno, la energía generada al mismo tiempo se puede almacenar en la batería hasta la mañana siguiente.
El grado más alto de autosuficiencia
En un complejo de viviendas de unas 100 casas, con una instalación equipada con una unidad CHP de 50 kWel/80 kWth, una instalación de paneles fotovoltaicos de 100 kWp y un sistema de almacenamiento estacionario de 50kW de potencia, 135 kWh de capacidad útil. Y con una estimación de consumo anual medio total de 3500 kWh.
Teniendo en cuenta que el perfil de carga de un complejo de viviendas de este tipo, situado en Alemania, es relativamente contante durante el día y con menor consumo en los meses de verano, la generación de energía eléctrica proporcionada por la máquina de cogeneración en los meses de invierno va a ser casi constante y en los meses de verano depende de la demanda de calor. En contraposición la producción de energía a través de paneles fotovoltaicos, tiene altas fluctuaciones de generación, y en los meses de verano picos de rendimiento y en los de invierno menos generación.
Con lo cual, la suma de la producción de la CHP y la instalación fotovoltaica supera la demanda total del complejo de viviendas, si no instalamos un sistema de almacenamiento, esta energía la perdemos, conseguimos un 85% de autosuficiencia, pero si además instalamos un sistema de almacenamiento como el descrito anteriormente, llegamos hasta un 95%.
Y no sólo eso, el sistema de almacenamiento ofrece la posibilidad de personalizar la generación de energía fluctuante diurna al perfil del consumidor y juega un papel decisivo en el proceso de descentralización de la utilización de la energía.
Agradecimientos
Agradecer a todo el equipo de “Energy Storage Bosch” además de a Süwag Vertrieb AG & Co. KG, por su trabajo y dedicación para llevar a cabo este proyecto tan exitoso.