Los sistemas ópticos de almacenamiento y carga son un nuevo tipo de infraestructura energética que combina generación de energía solar,almacen de energiay carga de vehículos eléctricos. Pueden proporcionar servicios de energía limpia y conveniente para áreas urbanas y rurales, especialmente para regiones con suministro de energía insuficiente o altos precios de la electricidad. Sin embargo, los sistemas de carga y almacenamiento óptico también enfrentan desafíos como la intermitencia e incertidumbre de la energía solar, el alto costo y la baja eficiencia del almacenamiento de energía, y la coordinación y gestión de múltiples fuentes y cargas de energía.
Cómo puede ayudar el almacenamiento de energía
El almacenamiento de energía es un componente clave de los sistemas de carga y almacenamiento óptico, ya que puede ayudar a equilibrar la oferta y la demanda de electricidad, mejorar la confiabilidad y estabilidad del sistema y reducir el costo operativo y la huella de carbono del sistema.
Existen diferentes tipos de tecnologías de almacenamiento de energía que se pueden utilizar en sistemas de carga y almacenamiento óptico, como por ejemplo:
Baterías: Estos dispositivos convierten la energía química almacenada en energía eléctrica. Se pueden utilizar a diferentes escalas, desde el hogar hasta el nivel de la red, y en los últimos años se han vuelto más baratos y eficientes. Pueden proporcionar una respuesta rápida y una salida de alta potencia para aplicaciones a corto plazo, como reducción de picos, regulación de frecuencia y control de voltaje.
hidrobombeo: Este método consiste en bombear agua cuesta arriba en momentos de baja demanda de energía y liberarla a través de turbinas para generar electricidad en momentos de alta demanda. Es la forma de almacenamiento de energía más utilizada, especialmente para aplicaciones a gran escala. Puede proporcionar almacenamiento de bajo costo y a largo plazo para aplicaciones de energía masiva, como nivelación de carga, reserva de giro y arranque en negro.
Almacenamiento de energía térmica: Esta técnica consiste en almacenar calor o frío en materiales como agua, sales fundidas, hielo o materiales de cambio de fase. Puede utilizarse para proporcionar calefacción o refrigeración a edificios o procesos industriales, o para producir electricidad mediante turbinas de vapor o motores térmicos. Puede mejorar la utilización de la energía solar térmica y reducir la dependencia de los combustibles fósiles.
Almacenamiento de energía mecánica: Este enfoque aprovecha el movimiento o la gravedad para almacenar electricidad. Los ejemplos incluyen volantes, aire comprimido y sistemas basados en gravedad. Estas tecnologías pueden proporcionar una respuesta rápida y flexible a las fluctuaciones de la red y los problemas de calidad de la energía.
¿Cuáles son los desafíos dealmacen de energia
Si bien el almacenamiento de energía puede ofrecer muchos beneficios para los sistemas de carga y almacenamiento óptico, también enfrenta muchos desafíos. Algunos de estos incluyen:
Costo: Las tecnologías de almacenamiento de energía siguen siendo caras en comparación con las centrales eléctricas convencionales basadas en combustibles fósiles. El coste del almacenamiento de energía depende de varios factores, como el tipo, tamaño, ubicación y aplicación de la tecnología. El costo nivelado de almacenamiento (LCOS), que mide el costo promedio por unidad de electricidad entregada por un sistema de almacenamiento durante su vida útil, varía ampliamente entre diferentes tecnologías y regiones.
Actuación: Las tecnologías de almacenamiento de energía tienen diferentes características en términos de capacidad energética, capacidad energética, eficiencia, vida útil e impacto ambiental. Estos afectan su idoneidad para diferentes propósitos y escenarios. Por ejemplo, las baterías tienen altas tasas de autodescarga y un ciclo de vida limitado, mientras que la energía hidráulica de bombeo tiene grandes requisitos de terreno e impactos ambientales.
Fiabilidad: Las tecnologías de almacenamiento de energía deben ser lo suficientemente confiables para satisfacer la demanda de electricidad en sistemas de carga y almacenamiento óptico, donde los cortes de energía pueden tener graves consecuencias para los clientes y las empresas. Sin embargo, la confiabilidad del almacenamiento de energía depende de la disponibilidad y calidad del recurso solar, así como del diseño y operación del sistema. Por ejemplo, un estudio de Wang et al. descubrió que el ajuste dinámico de los absorbentes ópticos dentro de los materiales de cambio de fase podría mejorar la tasa de carga solar térmica en más de un 270% y triplicar la cantidad de energía térmica total almacenada.
Conclusión
El almacenamiento de energía desempeña un papel importante en los sistemas de carga y almacenamiento óptico, ya que puede ayudar a mejorar el rendimiento y la economía de la generación de energía solar y la carga de vehículos eléctricos. Sin embargo, el almacenamiento de energía también enfrenta muchos desafíos técnicos, económicos y sociales que deben abordarse. Por lo tanto, se necesita un enfoque integral e integrado que considere no sólo las tecnologías de almacenamiento de energía, sino también otros factores como la evaluación de los recursos solares, el diseño y optimización del sistema, la integración y regulación de la red, el comportamiento y la satisfacción del cliente. Además, el desarrollo del almacenamiento de energía debe estar alineado con los objetivos y valores del desarrollo sostenible.