La conexión de grandes sistemas de baterías a la red energética ofrece la capacidad de capturar y almacenar energía renovable durante las épocas de viento y sol. y luego use la energía almacenada durante las épocas menos soleadas y con menos viento. No es de extrañar.

La integración de baterías en la red requiere que proporcionen a los operadores suficientes ingresos para participar. Pero averiguar qué tipo de baterías se deben conectar es complicado, por muchas razones diferentes. Una razón de esto es que la decisión debe tener en cuenta una serie de variables, incluida la química de la batería, las tareas que las baterías realizarán con mayor frecuencia (que van más allá del simple almacenamiento y recuperación de energía), así como las complejidades de las reglas del mercado y los precios de la energía.

Si bien la idea de tener en cuenta el tipo de batería, tarea de la batería, precio, y las reglas del mercado pueden parecer de sentido común, combinar estos análisis es complicado, ya menudo no se hace. O al menos no se hace tan a fondo como sea necesario para tomar las mejores decisiones financieras cuando se trata de seleccionar un almacenamiento de batería conectado a la red.

Ahí es donde entra en escena un equipo de ingenieros y economistas de la Universidad de California en San Diego.

Un nuevo estudio en Energía de la naturaleza de los laboratorios de la profesora de nanoingeniería de UC San Diego Shirley Meng y el profesor de economía de UC San Diego Graham Elliott ofrece un enfoque combinado de química y economía que debería facilitar la identificación de qué tipos de baterías son las más adecuadas para aplicaciones particulares en la red energética de California y más allá.

Los investigadores están desarrollando un conjunto de herramientas de código abierto que esperan sea útil en California y en otros lugares.

"No se puede considerar el costo por megavatio hora de almacenamiento como un número absoluto fijo. No es así como funcionan los sistemas de baterías, y las complejidades aumentan aún más cuando se buscan sistemas conectados a la red, ", dijo Shirley Meng, profesora de nanoingeniería de la Universidad de California en San Diego." Es necesario mirar de manera amplia para obtener una imagen precisa de lo que está sucediendo financieramente con las baterías conectadas a la red. Por eso colaboramos con economistas. Para tener un impacto real, necesitas pensar más allá del laboratorio, "dijo Meng.

El almacenamiento de energía es fundamental para llevar a la red fuentes de energía renovables y de menor costo.

"Los sistemas de baterías deben ser económicamente viables para los operadores antes de que se conecten a la red". ", señaló el profesor de economía de UC San Diego, Graham Elliott." Esto depende de una serie de factores, de los mercados de energía y las características de las propias baterías. Nuestro trabajo es un paso para comprender mejor el vínculo entre estos dos aspectos ".

El breve extracto a continuación de la sección de conclusiones del nuevo Energía de la naturaleza El artículo ofrece un vistazo tanto al enfoque como al impacto de este tipo de trabajo.

"Contrariamente a la literatura actual, mostramos que para medir con precisión los ingresos potenciales de una tecnología de almacenamiento de energía en la red, es insuficiente asumir eficiencias constantes en diferentes aplicaciones. Como ejemplo, para la batería de fosfato de hierro y litio (LFP), si se asumiera que la eficiencia de la aplicación de turno de tiempo (93,1%) era constante en todas las aplicaciones de la batería, esto daría lugar a un error sustancial en el cálculo de los ingresos. Para la congestión, Aplicaciones de regulación de frecuencia y rampas, el error porcentual en los ingresos calculados sería 6, 11 y 15% respectivamente ".

Centro de Energía y Energía Sostenible en UC San Diego

Esta colaboración es parte del trabajo interdisciplinario del Centro de Energía y Energía Sostenible de UC San Diego, donde Shirley Meng se desempeña como directora, y Graham Elliott es miembro de la facultad. La investigación en el Centro de Energía y Energía Sostenible se extiende desde la investigación teórica a través de experimentos y caracterización de materiales hasta las pruebas en el mundo real de dispositivos en la microrred del campus. El laboratorio de Meng, por ejemplo, está siguiendo muchas líneas de investigación diferentes destinadas a idear mejores formas de comprender cómo funcionan las baterías, a menudo en tiempo real, desde la nanoescala hasta el nivel del sistema.

Hacia las herramientas de código abierto

"Los estudios públicos existentes sobre la generación de ingresos no dan respuestas precisas a la valoración de ninguna química o ubicación de mercado en particular, ", dijo Elliott." Nuestros programas se centran en una parte del mercado, pero habernos centrado en esto proporciona resultados que están lo más cerca posible de operar una batería en la red ".

Los investigadores de UC San Diego están haciendo que todos los protocolos y herramientas de evaluación económica sean de código abierto y estén disponibles para el público. Señalan que estos protocolos y herramientas de evaluación deben modificarse para diferentes redes (por ejemplo, Nueva York tiene reglas de mercado diferentes a las de California), "por lo que se debe tener cuidado al utilizar estas herramientas, "dijo Meng.

Este estudio se centra en el rendimiento de los bloques de construcción fundamentales (baterías a nivel de celda) de estos sistemas de almacenamiento para una variedad de aplicaciones y el trabajo futuro tomará los efectos de variables adicionales, como la electrónica de potencia, en cuenta.

"Limitaciones de datos sobre el funcionamiento del mercado, especialmente entendiendo las cantidades de energía demandadas a través de la regulación y la rampa de productos, también obstaculizan nuestra capacidad para comprender plenamente el valor de las baterías en los mercados, "dijo Elliott.