El BESS para microrredes almacena electricidad generada localmente o suministrada por la red y la distribuye según la demanda en tiempo real. Ayuda a una microrred a mantener el voltaje y la frecuencia, a operar durante cortes de la red eléctrica, a aumentar el consumo de energía renovable, a reducir el tiempo de funcionamiento del generador diésel y a disminuir los costos de la demanda pico. Los proyectos exitosos requieren una potencia y capacidad de batería dimensionadas correctamente, un PCS formador de red, protección coordinada, gestión inteligente de la energía y prioridades de operación claramente definidas.

BESS para microrredes: Libere la independencia energética

Los cortes de red, las energías renovables inestables y el aumento de los costes energéticos pueden dejar vulnerables las operaciones críticas. Una microrred con BESS cambia la ecuación, almacenando el excedente de electricidad, equilibrando las cargas fluctuantes y suministrando energía cuando la red eléctrica falla. Silenciosamente inteligente y notablemente ágil, convierte la energía solar o eólica intermitente en energía local fiable. Imagine reducir el uso de diésel mientras mantiene el equipo esencial en línea. Descubra cómo el almacenamiento de baterías puede fortalecer la resiliencia, agudizar el control de costos y acercar su instalación a una verdadera independencia energética.

La independencia energética comienza detrás del medidor

La independencia energética no significa necesariamente desconectarse de la red eléctrica para siempre. Significa obtener un mayor control sobre de dónde proviene la electricidad, cuándo se usa y cómo responde una instalación cuando la red se vuelve inoperativa.

Una microrred combina generación local, cargas controlables, almacenamiento, equipos de protección y controles inteligentes dentro de un límite eléctrico definido. El BESS para microrredes es el componente flexible que equilibra estos recursos. Absorbe el excedente de electricidad, responde a cambios repentinos de carga y libera la energía almacenada cuando la generación disminuye o los precios de la electricidad aumentan.

El resultado es una red eléctrica local que puede ser más resistente, económica y renovable.

Para la terminología esencial y los principios operativos, lea qué es BESS y cómo funciona el almacenamiento de energía en baterías.

¿Qué es un BESS para microrredes?

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías para una microrred es más que una colección de celdas de batería. Es un activo de energía integrado que consta de:

• Módulos, racks, gabinetes o contenedores de baterías
• Un sistema de gestión de baterías
• Un sistema de conversión de energía bidireccional
• Un controlador de microrred y EMS
• Interruptores, transformadores, medición y relés de protección
• Equipo de gestión térmica y protección contra incendios
• Sistemas de comunicación y monitoreo remoto

Durante el funcionamiento normal, la batería puede cargarse de paneles solares, turbinas eólicas, la red eléctrica o un generador. Luego se descarga de acuerdo con las prioridades operativas y financieras del sitio.

Esta guía sobre la tecnología BESS y sus componentes principales explica cómo la batería, el BMS, el PCS, el EMS y los sistemas de protección se coordinan.

La descripción general y guía de componentes de microrredes del Departamento de Energía de EE. UU. describe las microrredes como sistemas controlables que incorporan cargas, generación distribuida, almacenamiento de baterías y controles centrales.

Funcionamiento de microrredes conectadas a la red y aisladas

Una microrred conectada a la red puede importar electricidad, exportar el excedente de energía permitido, cargar sus baterías durante períodos de bajo precio y reducir la demanda de la instalación durante picos costosos.

Cuando la red eléctrica falla, la microrred debe desconectarse de forma segura antes de alimentar las cargas locales. Durante el funcionamiento aislado de la microrred, el sistema ya no puede depender de la red para mantener la tensión y la frecuencia. Una fuente local adecuada debe establecer la referencia eléctrica mientras la generación y la demanda permanecen continuamente equilibradas.

La transición típica incluye:

1. Detectar la perturbación de la red
2. Abrir el punto de acoplamiento común
3. Establecer una red aislada estable
4. Energizar cargas prioritarias
5. Desconectar la demanda no esencial cuando sea necesario
6. Resincronizar antes de la reconexión a la red

La batería responde rápidamente, pero el rendimiento de la transferencia depende del modo PCS, el equipo de conmutación, el controlador, los ajustes de protección y la arquitectura eléctrica completa.

La investigación del DOE identifica el control, la protección, el aislamiento, la reconexión, el almacenamiento y la interoperabilidad como bloques de construcción interconectados para el funcionamiento fiable de una microrred.

Por qué es importante un inversor de batería formador de red

Un inversor convencional que sigue la red necesita una referencia de voltaje y frecuencia existente. Este enfoque funciona mientras la red eléctrica u otro generador estable esté en línea.

Un inversor de batería formador de red puede establecer y regular la forma de onda eléctrica local. Esta capacidad puede permitir que el BESS mantenga una red aislada, admita el arranque en negro, responda a cambios rápidos de carga y coordine los recursos renovables basados en inversores.

La capacidad de formación de red es especialmente importante cuando una microrred contiene altos niveles de generación solar o eólica, pero poca generación rotativa. Sin embargo, el PCS aún debe dimensionarse para la demanda continua, eventos transitorios, potencia reactiva, comportamiento de fallas y requisitos de arranque de motores.

La investigación de NREL sobre el control del inversor formador de red durante las transiciones de microrredes examina cómo las estrategias de control pueden mejorar la sincronización entre el funcionamiento aislado y conectado a la red.

Haciendo la energía renovable más fiable

Una microrred de energía renovable puede combinar energía solar, eólica, hidroeléctrica, biomasa u otro recurso local con baterías y cargas controlables.

Sin almacenamiento, la producción renovable debe utilizarse, exportarse o reducirse cuando se genera. El almacenamiento de batería en microrred captura el excedente de electricidad y lo pone a disposición después del atardecer, durante condiciones de viento débil o cuando la demanda aumenta repentinamente.

La batería también puede suavizar las rápidas fluctuaciones solares causadas por la nubosidad. En lugar de permitir que la demanda de la instalación en la conexión de la red suba y baje con cada cambio en la producción fotovoltaica, el BESS absorbe o suministra la diferencia.

Para una discusión de diseño ampliada, explore cómo Solar Plus BESS almacena energía solar diurna para uso posterior.

El almacenamiento no crea electricidad adicional. Por lo tanto, lograr una autonomía de larga duración aún requiere una generación renovable adecuada, una priorización de carga realista, suficiente capacidad de batería y un plan de contingencia para períodos prolongados de baja generación.

Cómo el sistema de gestión de energía de la microrred coordina la energía

El sistema de gestión de energía de la microrred convierte los objetivos operativos en comandos en tiempo real.

Puede pronosticar la producción solar, comparar las tarifas de electricidad, monitorear la demanda de la instalación, mantener una reserva de emergencia mínima y decidir cuándo deben arrancar los generadores. Durante un corte, la resiliencia tiene prioridad. Durante el funcionamiento normal, el mismo sistema puede optimizar los costos de energía.

Las prioridades típicas del EMS incluyen:

• Utilizar primero la energía renovable local
• Mantener un estado de carga mínimo de la batería
• Limitar la demanda de la red eléctrica
• Controlar la carga y descarga de la batería
• Arrancar generadores solo cuando sea necesario
• Desconectar cargas no críticas durante la escasez de energía
• Evitar el funcionamiento de la batería fuera de los límites seguros
• Gestionar la reconexión después de que la red se estabilice

Aprenda cómo un sistema de gestión de energía BESS controla la reducción de picos, la carga y los costos de energía.

Las prioridades mal definidas pueden hacer que las aplicaciones compitan por la misma energía almacenada. Por ejemplo, una reducción agresiva de los picos podría agotar la batería poco antes de un corte. Un EMS bien programado reserva suficiente capacidad para la resiliencia mientras utiliza la energía restante para el ahorro diario.

Reducción de picos y control de costos en microrredes

La reducción de picos en microrredes disminuye la demanda máxima de electricidad registrada en la conexión de la red. Cuando el consumo de la instalación se acerca a un límite predeterminado, la batería se descarga, suministrando parte de la carga y manteniendo la demanda de la red por debajo del objetivo.

Esto puede ayudar a:

• Reducir los cargos por demanda
• Evitar el consumo costoso por horas de uso
• Apoyar la carga de vehículos eléctricos o cargas industriales intermitentes
• Limitar el estrés en conexiones de red débiles
• Retrasar las mejoras de capacidad de transformadores o servicios
• Mejorar el autoconsumo solar

Una solución de microrred comercial puede, por lo tanto, crear valor incluso cuando no hay interrupciones. Fábricas, hoteles, hospitales, almacenes, granjas, centros de datos y parques industriales pueden combinar el ahorro de energía con la protección de cargas críticas.

Vea cómo el BESS comercial combina la reducción de picos con energía de respaldo.

Reducción de la dependencia del diésel en sitios remotos

Una microrred híbrida solar-diésel combina generación renovable, baterías, generadores diésel y un controlador inteligente. Esta arquitectura suele ser más práctica que depender totalmente de baterías o generadores.

El BESS maneja fluctuaciones rápidas, picos de demanda cortos y períodos de operación con poca carga. La energía solar suministra energía durante el día, mientras que los generadores apoyan escaseces prolongadas o demandas inusualmente altas.

Este arreglo puede:

• Reducir las horas de funcionamiento del generador
• Mejorar la eficiencia de carga del generador
• Reducir el consumo de combustible y los requisitos de entrega
• Reducir el mantenimiento, el ruido y las emisiones in situ
• Proporcionar energía inmediata mientras arranca un generador
• Extender la autonomía durante interrupciones en el suministro de combustible

El perfil del proyecto de microrred de Rincon del Departamento de Energía ilustra cómo el almacenamiento solar y de baterías, junto con la generación diésel existente, pueden coordinarse para lograr resiliencia y menores costos de energía.

Para ubicaciones sin servicio de red, el almacenamiento de baterías fuera de la red se convierte en un recurso central del sistema en lugar de un equipo de respaldo opcional. El clima estacional, la disponibilidad de combustible, la carga mínima del generador y la demanda en el peor de los casos deben incluirse en el diseño.

Cómo dimensionar el almacenamiento de baterías para una microrred comercial

Cualquiera que pregunte cómo el BESS ayuda a las microrredes a lograr la independencia energética debe comenzar con datos de intervalo, no con una relación genérica de solar a batería.

La potencia y la energía deben evaluarse por separado:

• Kilovatios o megavatios determinan la carga instantánea que puede soportar el PCS.
• Los kilovatios-hora o megavatios-hora determinan cuánto tiempo puede la batería mantener esa salida.

Si la demanda crítica es de 200 kW y se requieren cuatro horas de autonomía, el requisito teórico de energía es de 800 kWh. La capacidad instalada debe ser mayor para tener en cuenta la profundidad de descarga, la eficiencia de conversión, el consumo auxiliar, la temperatura, el envejecimiento de la batería y la reserva de emergencia.

Un estudio de viabilidad debe evaluar:

• Perfiles históricos de carga de la instalación
• Circuitos críticos y no críticos
• Datos de generación solar y eólica
• Duración de aislamiento requerida
• Arranque de motores y cargas transitorias
• Rendimiento del PCS en la formación de red
• Capacidad del generador y restricciones de combustible
• Degradación de la batería y expansión futura
• Códigos eléctricos locales y reglas de interconexión
• Seguridad contra incendios, refrigeración y condiciones ambientales

Comprender las responsabilidades de PCS, BMS y EMS en un BESS ayuda a los compradores a evaluar si los componentes propuestos pueden operar como una microrred coordinada.

Seguridad y confiabilidad a largo plazo

La independencia energética tiene poco valor si el sistema no puede funcionar de forma segura. Un diseño calificado debe abordar la monitorización de la batería, la gestión térmica, la detección de incendios, el apagado de emergencia, la coordinación de la protección, la toma de tierra, la ciberseguridad y la redundancia de las comunicaciones.

Los compradores también deben verificar la funcionalidad de formación de red, la capacidad de arranque en negro, el rendimiento de la transferencia, el rango de temperatura de funcionamiento, las certificaciones del sistema, el soporte de puesta en marcha, las piezas de repuesto y las condiciones de la garantía.

Descubra cómo un BMS inteligente protege las celdas de la batería y mejora la confiabilidad del sistema de almacenamiento.

Construya una microrred en torno a prioridades claras

BESS para microrredes puede convertir la generación local variable en electricidad controlable. Puede soportar el funcionamiento aislado, estabilizar los recursos renovables, reducir el uso de diésel, proteger cargas críticas y reducir los costos de los servicios públicos.

El proyecto más sólido comienza respondiendo a cuatro preguntas: ¿Qué cargas deben permanecer en línea? ¿Cuánto tiempo deben funcionar? ¿Qué fuentes de energía estarán disponibles? ¿Qué objetivos financieros y de resiliencia tienen prioridad?

Con esas respuestas, la batería, el PCS, el BMS, el EMS, los generadores, las fuentes renovables, el sistema de conmutación y los sistemas de protección pueden diseñarse como una red eléctrica local confiable.