La co-ubicación de sistemas de almacenamiento no tiene una solución única para todos los casos. Existen muchas soluciones técnicas, cada una de las cuales modifica las restricciones operativas y las oportunidades comerciales de un proyecto. Entonces, ¿cómo se puede co-ubicar un sistema de almacenamiento de energía en baterías junto a la generación?

En nuestro artículo anterior sobre co-ubicación, presentamos el concepto de instalar almacenamiento de energía en baterías junto a fuentes de generación. En este artículo, profundizamos en los detalles de cómo configurar un sitio co-ubicado. El enfoque está en la co-ubicación de solar y almacenamiento, aunque ciertos aspectos aplican a cualquier tipo de co-ubicación.

Atención: resumen

• El acoplamiento CA es el método más común para co-ubicar proyectos. Esto significa que el almacenamiento se conecta a la generación en el lado CA del inversor de la batería, antes de llegar a la conexión a la red.
• El acoplamiento CC es una opción alternativa para proyectos solares con almacenamiento. La batería se conecta al sistema solar en el lado CC de ambos activos. Ambos comparten un solo inversor.
• Cualquier solución introduce restricciones en la operación del activo de almacenamiento. Esto se debe a que una conexión compartida a la red generalmente no permite la exportación total de ambos activos al mismo tiempo.
• La medición puede cambiar significativamente la operación de un proyecto, agrupando o separando la batería y la fuente de generación.

Compartir (una conexión a la red) es cuidar

La vía más común para la co-ubicación de almacenamiento y solar hasta la fecha ha sido el acoplamiento CA. Ambos activos se acoplan en el lado de corriente alterna (CA) de sus inversores, antes de que la energía llegue a la red.

El almacenamiento en baterías carga o descarga electricidad en corriente continua (CC). Así es como también funcionan muchas fuentes renovables, incluyendo la solar. Esta señal debe convertirse a CA antes de exportarse a la red. Este es el papel de un inversor.

Para explicar las soluciones de co-ubicación en detalle, usaremos un proyecto hipotético de solar y almacenamiento, ubicado en la sede de Modo en la soleada Birmingham. Tiene las siguientes especificaciones:

• Una conexión a la red de 50 MW (importación y exportación).
• Una batería de 50 MWh con un inversor de 50 MW.
• Una planta solar de 70 MWp con un inversor de 50 MW.

Glosario: 70MWp solar significa que los paneles solares producen 70 MW en el lado CC del inversor en condiciones de pico de producción.

¿Cómo se vería nuestro sitio acoplado en CA?

La Figura 1 (abajo) muestra ejemplos de configuración de estos tres componentes. Un sitio solar y almacenamiento acoplado en CA se compara con dos sitios independientes.

• En el primer ejemplo, existen dos proyectos independientes: uno de almacenamiento en baterías y otro solar. Cada uno tiene su propia conexión a la red.
• En el segundo ejemplo, ambos activos se conectan antes de llegar a la red, lo que ahorra en los costes de conexión.
• En ambos proyectos, el inversor recorta la generación total en CC de los paneles solares. Recortar significa que, en el pico, la producción solar supera la capacidad de conversión del inversor. El exceso de energía se pierde como calor. Es común sobredimensionar la capacidad CC de una planta solar respecto al inversor, ya que esto resulta en una curva de exportación más amplia, un mayor factor de carga y mejores retornos.
• El inversor recorta la generación solar antes de que el almacenamiento se conecte. Por ello, la batería no puede cargarse de ese ‘exceso’ solar.

La co-ubicación introduce restricciones

La co-ubicación de ambos activos introduce una restricción en la capacidad de exportación del sitio. Cuando la solar está generando y exportando por una sola conexión, la capacidad restante para la batería se reduce.

Esta restricción significa que tanto la batería como la solar no pueden exportar a su máxima capacidad al mismo tiempo. Como el activo más flexible, lo más común es adaptar el funcionamiento de la batería a esta restricción.

La Figura 2 (abajo) muestra cómo la producción solar limita la capacidad de exportación disponible para la batería.

• Durante la noche, el sistema de almacenamiento en baterías puede exportar a plena potencia, ya que la solar no está generando y la conexión a la red dispone de 50 MW de margen.
• Al mediodía, la solar exporta a máxima potencia y no hay margen para que la batería exporte.
• Esto introduce restricciones en la operación de la batería y en cómo puede ofertar servicios auxiliares.
• El inversor limita el perfil de generación solar sin recortar a 50 MW. El sistema también pierde energía en el inversor por las pérdidas de conversión.

¿Cómo funciona esto en la práctica?

Para garantizar la operación segura de un sitio co-ubicado y acoplado en CA, se necesita hardware y software que limite la exportación. En nuestro ejemplo, la capacidad total de exportación entre la solar y la batería (100 MW) supera la capacidad disponible de la red (50 MW). Superar el límite puede provocar una desconexión obligada por el operador de la red de distribución. Los acuerdos de conexión suelen estipular que el sitio se desconectará si se exceden los límites, a través de la certificación G99 que exige la conexión segura a la red local.

Esto implica costes asociados, tanto por la energía no exportada durante la desconexión como por posibles penalizaciones del operador. Por tanto, la solución in situ que garantice que no se superen los límites de importación y exportación debe ser robusta para proteger el emplazamiento.

Acoplamiento CC: ¿el santo grial de la co-ubicación?

La sección anterior cubre el método de acoplamiento CA. Sin embargo, existe otra solución para proyectos solares y de almacenamiento llamada acoplamiento CC. En un sitio solar y almacenamiento acoplado en CC, ambos activos se acoplan detrás de un solo inversor.

La Figura 3 (abajo) muestra cómo funcionaría esto en nuestro ejemplo hipotético.

• Desde el punto de vista tecnológico, esta es la solución más eficiente posible, con un solo inversor y una única conexión a la red.
• La batería ahora se acopla con la solar detrás del inversor, lo que permite que se cargue directamente de la solar, incluyendo la generación que de otro modo se recortaría.
• El sitio acoplado en CC tiene la misma restricción que el acoplado en CA, pero ahora en el inversor y no en la red. Esto imposibilita físicamente exportar más de la capacidad de la red.
• Esto también puede hacer que el acoplamiento CC sea la opción preferida para el operador de la red y, en algunas regiones, podría priorizarse para la conexión.

Entonces, ¿cuál es la desventaja?

El acoplamiento CC se describe a menudo como la solución óptima para la co-ubicación de solar y almacenamiento, por las razones mencionadas. Sin embargo, la mayoría de los proyectos solares y de almacenamiento anunciados en el Reino Unido hasta la fecha están acoplados en CA. ¿Por qué?

• Aunque compartir el inversor debería reducir costes, la eficiencia de precios en el almacenamiento se ha impulsado por el avance de soluciones integradas (a menudo llamadas ‘soluciones en contenedor’). Desvincular esto puede anular esos beneficios.
• La potencia de salida del inversor es la combinación tanto de la solar como de la batería, lo que incluye la variabilidad típica de la generación solar. Esto puede afectar la capacidad del proyecto para prestar servicios auxiliares que actualmente se miden en el lado CA del inversor, como la respuesta de frecuencia.
• Por último, acoplar detrás del inversor integra aún más los activos solar y almacenamiento, lo que limita la posibilidad de separarlos comercialmente y restringe ciertas vías de financiación disponibles para proyectos acoplados en CA.

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