Una solución de almacenamiento solar combina la generación fotovoltaica solar con baterías y controles inteligentes de energía. Almacena el exceso de electricidad solar y la libera cuando la demanda de la instalación, los precios de la electricidad o las necesidades de la red son más altos. El sistema puede maximizar el autoconsumo solar, reducir los cargos por demanda, proporcionar energía de respaldo y limitar la reducción de energía renovable. Su valor depende del tamaño correcto de la batería, una clasificación adecuada del PCS, controles inteligentes del EMS y una estrategia operativa claramente definida.

Solución de almacenamiento solar: Cómo obtener más valor de cada unidad de energía solar

La generación solar a menudo alcanza su punto máximo alrededor del mediodía. Un negocio puede necesitar más energía por la mañana, al final de la tarde o por la noche. Si la instalación no puede utilizar toda la producción diurna, el excedente de electricidad puede exportarse a una tarifa baja o reducirse debido a restricciones de la red.

Un sistema completo depende de la coordinación efectiva entre el PCS, BMS y EMS, que gestionan la conversión de energía, la protección de la batería y el envío de energía.

La revisión de la Agencia Internacional de la Energía sobre el desarrollo global del almacenamiento de baterías examina el papel creciente del almacenamiento en sistemas de energía a escala de servicios públicos y detrás del contador.

Por qué producir más energía solar no siempre es la respuesta

La instalación de más paneles solares puede aumentar la producción de energía renovable, pero no garantiza que cada kilovatio-hora genere el máximo valor financiero.

Una solución de almacenamiento solar gestiona este desajuste de tiempo. Captura electricidad cuando la generación solar es abundante y la pone a disposición cuando esa energía es más útil o valiosa.

El resultado no es simplemente más electricidad almacenada. Es un mayor control sobre cuándo la energía solar se consume, se exporta o se reserva.

¿Qué es una solución de almacenamiento solar?

Una solución de almacenamiento solar es un sistema integrado que combina paneles solares, almacenamiento de baterías, conversión de energía, equipos de protección y controles inteligentes.

El sistema de conversión de energía BESS controla el flujo de energía bidireccional y determina cuánta potencia de carga o descarga puede entregar el sistema.

Durante las horas de sol, la electricidad solar puede abastecer la carga inmediata del sitio. El exceso de energía carga las baterías. Cuando la generación solar disminuye, los precios de la electricidad suben o falla la energía de la red, la energía almacenada puede soportar las cargas conectadas.

Un sistema completo de almacenamiento de batería solar comúnmente incluye:

• Módulos fotovoltaicos solares
• Módulos, racks o gabinetes de batería
• Sistema de conversión de energía o inversor híbrido
• Sistema de gestión de batería
• Sistema de gestión de energía
• Transformador y equipo de conmutación
• Protección eléctrica y medición
• Gestión térmica
• Detección y supresión de incendios
• Monitorización local y remota

Cada componente debe ser compatible con los requisitos de voltaje, potencia, comunicación y operación del proyecto.

¿Cómo maximiza el valor solar una solución de almacenamiento solar?

La batería crea valor al cambiar cuándo y cómo se utiliza la electricidad solar. Los proyectos más sólidos a menudo combinan varios beneficios compatibles.

Comprender cómo el almacenamiento comercial de energía reduce los costos de energía puede ayudar a las empresas a identificar el valor del aplanamiento de picos, el desplazamiento de carga y el autoconsumo solar.

Un estudio de caso del NREL sobre la optimización de sistemas solares con almacenamiento muestra cómo el almacenamiento y las cargas controlables pueden aumentar el autoconsumo solar bajo tarifas adecuadas.

Aumentar el autoconsumo solar

Sin almacenamiento, un sitio debe usar la electricidad solar a medida que se genera o exportarla a la red. Una batería almacena parte del excedente para su uso posterior.

Esto aumenta el autoconsumo solar, ayudando a la instalación a reducir las compras a la red después de que la producción solar disminuya. Es particularmente valioso cuando la electricidad exportada recibe una compensación menor que el precio minorista de la energía importada.

Reducir la demanda máxima

Los sitios comerciales e industriales pueden pagar cargos por demanda basados en su consumo de energía de la red más alto durante un período de facturación.

Las instalaciones industriales con grandes picos de carga pueden utilizar el almacenamiento de baterías de fábrica para el control de la demanda máxima para reducir la mayor potencia extraída de la red.

El almacenamiento comercial de energía solar puede descargar cuando la demanda de la instalación se acerca a un límite objetivo. Esto reduce la cantidad de energía extraída de la red y puede disminuir los costos de electricidad relacionados con la demanda.

La batería necesita suficiente potencia para reducir el pico de demanda y suficiente energía para mantener esa reducción durante el período requerido.

Desplazar la energía solar a horas de mayor valor

Una batería puede mover la electricidad solar del mediodía a las horas de la tarde, cuando los precios de la energía o la demanda de la instalación son más altos. Esto se conoce comúnmente como cambio de energía.

Bajo tarifas de tiempo de uso, el sistema puede cargarse con energía solar de bajo costo o excedente y descargarse durante períodos costosos. Los ahorros deben calcularse después de considerar las pérdidas de eficiencia y la degradación de la batería.

Capturar energía recortada o reducida

El recorte solar ocurre cuando la producción fotovoltaica excede el límite de conversión de CA del inversor. La reducción ocurre cuando la producción solar debe disminuirse debido a restricciones de la red, exportación o mercado.

Un sistema de batería diseñado adecuadamente puede capturar parte de esta generación no utilizada. La electricidad almacenada puede entregarse cuando el inversor tiene capacidad disponible o la red puede aceptar energía adicional.

Proporcionar energía de respaldo

Una solución de respaldo de batería solar puede mantener ciertas cargas funcionando durante un corte de la red. Para las empresas, esto puede proteger la producción, las comunicaciones, la refrigeración, los sistemas de seguridad u otros equipos críticos.

La capacidad de respaldo requiere más que la capacidad de la batería. La instalación también puede necesitar aislamiento de la red, un interruptor de transferencia automático, distribución de carga crítica, capacidad de arranque en negro y equipo de control adecuado.

Apilamiento de valor: Uso de una batería para múltiples beneficios

El apilamiento de valor significa usar la batería para varias aplicaciones compatibles en lugar de depender de una única fuente de ingresos o ahorro.

Por ejemplo, un sistema comercial puede:

• Almacenar el excedente de energía solar
• Reducir los cargos por demanda máxima
• Desplazar la energía a períodos de alta tarifa
• Mantener una reserva de respaldo
• Apoyar una microrred
• Participar en programas de respuesta a la demanda

Sin embargo, la misma capacidad de batería no siempre puede realizar todas las funciones simultáneamente. Si el 40% de la batería está reservado para emergencias, esa capacidad podría no estar disponible para el arbitraje diario de electricidad.

El EMS debe priorizar cada función y asignar la capacidad de la batería en consecuencia.

Almacenamiento solar acoplado en CA vs. acoplado en CC

Una solución de almacenamiento solar puede utilizar una arquitectura acoplada en CA o acoplada en CC.

Almacenamiento acoplado en CA

Un sistema acoplado en CA típicamente usa inversores separados para el arreglo solar y la batería. Los dos sistemas se conectan a través de un bus de CA.

Este diseño suele ser adecuado para añadir almacenamiento a una instalación solar existente. Admite una selección flexible de equipos y permite que los sistemas solar y de batería funcionen de forma independiente.

Su principal limitación es que la energía solar puede pasar por etapas de conversión adicionales antes de ser almacenada y utilizada posteriormente.

Almacenamiento acoplado en CC

En un diseño acoplado en CC, el arreglo solar y la batería se conectan en el lado de CC. Esto puede reducir los pasos de conversión al cargar las baterías directamente desde el arreglo fotovoltaico.

El acoplamiento de CC también puede capturar la generación solar recortada, lo que lo hace atractivo para nuevas plantas solares o proyectos solares-almacenamiento integrados.

La decisión entre almacenamiento acoplado en CA vs. acoplado en CC depende de:

• Instalación nueva o adaptación
• Rangos de voltaje solar y de batería
• Relación de carga del inversor
• Recorte solar esperado
• Límites de interconexión a la red
• Modos de operación requeridos
• Planes de expansión
• Costo de ciclo de vida

Ninguno de los diseños es automáticamente mejor para cada aplicación.

Los rendimientos reales del proyecto dependen en parte de la vida útil de la batería LiFePO4, que se ve afectada por la temperatura, la profundidad de descarga, la tasa de carga y las condiciones de operación.

Almacenamiento conectado a la red, fuera de la red e híbrido

Un sistema conectado a la red funciona junto con la red de servicios públicos. Generalmente se enfoca en el autoconsumo, el aplanamiento de picos, la optimización tarifaria y los servicios de red.

Un sistema fuera de la red debe mantener la energía sin depender de una conexión permanente a la red. Puede combinar paneles solares, baterías y un generador para servir a sitios remotos o microrredes aisladas.

Una solución híbrida de almacenamiento solar puede coordinar la energía solar, las baterías, la energía de la red y los generadores. Algunos sistemas pueden operar tanto en modo conectado a la red como en modo aislado, pero esto requiere equipos de conmutación, control y protección adecuados.

La guía de la IRENA sobre el almacenamiento de baterías a escala de servicios públicos describe cómo las baterías pueden absorber, almacenar y reinyectar electricidad para mejorar la flexibilidad del sistema eléctrico.

Cómo dimensionar una solución de almacenamiento solar

Un buen dimensionamiento del sistema de almacenamiento solar comienza con el objetivo operativo.

Un sistema diseñado para el aplanamiento de picos necesita un perfil de demanda detallado. Un proyecto de respaldo necesita una lista de cargas críticas y la duración de operación requerida. Un proyecto de autoconsumo solar necesita tanto datos de carga como un perfil de generación solar por hora.

Al determinar cómo dimensionar una solución de almacenamiento solar para uso comercial, evalúe:

• Datos de carga por hora o 15 minutos
• Generación fotovoltaica solar
• Exceso de energía solar
• Demanda máxima de la instalación
• Duración del pico de demanda
• Cargas de respaldo requeridas
• Tarifas eléctricas
• Límites de exportación a la red
• Capacidad útil de la batería
• Potencia del PCS
• Eficiencia de ida y vuelta
• Profundidad de descarga
• Degradación de la batería
• Expansión futura

La potencia se mide en kilovatios o megavatios y determina cuánta carga puede soportar el sistema en un momento. La energía se mide en kilovatios-hora o megavatios-hora y determina cuánto tiempo puede soportar esa carga.

Por ejemplo, una batería de 100kW/200kWh tiene una duración nominal de dos horas a plena potencia. La duración real puede ser más corta debido a las pérdidas del sistema y las reservas de capacidad.

Selección de la mejor tecnología de batería

El LiFePO4 se utiliza ampliamente para el almacenamiento estacionario debido a su química estable, larga vida útil y aptitud para la carga y descarga frecuentes.

Sin embargo, la mejor batería para un sistema comercial de almacenamiento solar debe seleccionarse comparando:

• Capacidad nominal y utilizable
• Vida útil de los ciclos
• Tasa de carga y descarga
• Eficiencia de ida y vuelta
• Rango de temperatura
• Requisitos de gestión térmica
• Supuestos de degradación
• Pruebas de seguridad
• Necesidades de mantenimiento
• Cobertura de la garantía

El precio más bajo de la batería no siempre implica el costo más bajo a lo largo de su vida útil.

Costo y ROI de la solución de almacenamiento solar

El costo del sistema de almacenamiento de energía solar depende de la capacidad de la batería, la potencia del PCS, la duración del almacenamiento, la refrigeración, la protección contra incendios, los transformadores, los aparamenta, la instalación, la ingeniería, las certificaciones y la conexión a la red.

Un modelo financiero debería incluir:

• Mayor autoconsumo solar
• Reducción de la demanda máxima
• Ahorros por horario de uso
• Curtailment evitado
• Pérdidas por interrupciones evitadas
• Ingresos por servicios de red
• Gastos de operación y mantenimiento
• Pérdidas de eficiencia
• Degradación de la batería
• Costos de financiación

Las empresas que investigan el costo y el ROI de una solución de almacenamiento solar comercial deben comparar varios tamaños de sistemas. El sobredimensionamiento aumenta el costo de capital, mientras que el subdimensionamiento puede impedir que la batería capture los ahorros disponibles.

Seguir prácticas adecuadas de mantenimiento de baterías LiFePO4 puede reducir el estrés innecesario de la batería y apoyar un funcionamiento fiable a largo plazo.

Cómo elegir un proveedor de soluciones de almacenamiento solar

Un proveedor cualificado de soluciones de almacenamiento solar debe comprender el proyecto completo, no solo las especificaciones de la batería.

Antes de solicitar una propuesta final, confirme:

• Capacidad útil de la batería
• Potencia continua del PCS
• Rangos de tensión CA y CC
• Compatibilidad con inversores solares
• Funciones conectadas a la red y fuera de ella
• Estrategias operativas del EMS
• Protocolos de comunicación
• Refrigeración y protección contra incendios
• Certificaciones
• Términos de garantía
• Limitaciones de expansión
• Puesta en marcha y soporte técnico

Para una solución de almacenamiento solar llave en mano, la propuesta debe definir claramente la responsabilidad del diseño del sistema, el equipo, la instalación, la conexión a la red, las pruebas y el servicio postventa.

Los grandes sistemas comerciales y de servicios públicos pueden utilizar un sistema de refrigeración líquida en BESS para controlar la temperatura de la batería y mejorar la uniformidad de la temperatura.

Haz que la energía solar funcione a tu medida

Una solución de almacenamiento solar ayuda a los propietarios de proyectos a decidir cuándo la energía solar debe almacenarse, consumirse, exportarse o reservarse.

El mejor sistema no es necesariamente el que tiene la batería más grande. Es el sistema que combina la potencia de la batería, la capacidad energética y los controles EMS con un objetivo de proyecto medible.

Con datos de carga precisos e ingeniería coordinada, el almacenamiento solar puede reducir los costos de energía, mejorar la resiliencia, aumentar la utilización de energías renovables y maximizar el valor a largo plazo de una inversión solar.