Hibridación energética: ¿Qué es y por qué es tan importante? - Ejemplo real
Hibridación es la palabra de moda en el sector de las renovables, no es para menos. Es cierto que el sector de la automoción la lleva utilizando unos años, pero los renovables lo van a aplicar a una escala muchísimo mayor, no sólo centrados en una única máquina, si no que se hará a «utility scale».
Los recientes cambios normativos en España han posibilitado que varias tecnologías se apoyen para maximizar la producción en un único punto de acceso. Solucionando el problema de la escasez de estos y permitiendo que haya un mayor desarrollo de energía libre de CO2 sin necesidad de realizar costosas ampliaciones de la red eléctrica.
¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE?
Básicamente porque soluciona los problemas que tiene el sector con los puntos de acceso, que se puede resumir en dos:
PUNTOS DE ACCESO SON LIMITANTES Y ESTÁN INFRAUTILIZADOS: El punto de acceso es un cuello de botella que limita la potencia máxima a exportar. Por ejemplo una solar fotovoltaica en España podrá generar entre 1.500 y 2.000 horas equivalentes (horas a máxima potencia), pero el año tiene 8.760 horas, ¿Pero el resto del 77% de las horas equivalente? Seguro que se lo puede imaginar. No se utilizan.
LOS PUNTOS DE ACCESO SON LIMITADOS Y ESCASEAN: El increíble contingente de renovables que se están desarrollando en los últimos años en España está a punto de ocupar todos los puntos de conexión existentes e impidiendo que haya «hueco» para nuevos. Este incremento del parque en promoción está motivado por el interés económico de los promotores, pero también por el propio Gobierno que se está sirviendo de estos para cumplir los compromisos que ha adquirido antes los organismos internacionales para la reducción de los niveles de emisiones contaminantes en el sector eléctrico. Y claro, está apareciendo algún elemento especulador.
¿QUÉ ES LA HIBRIDACIÓN?
Es la combinación de varias tecnologías de generación y acumulación para inyectar la energía en un único punto de acceso. Lo normal es contar con una o dos fuentes de generación principales con eólica o fotovoltaica. Cuando una está generando la otra, normalmente, no demasiado, así que la energía no sobrepasa la limitación del punto de acceso.
Además se podrían sobredimensionar estas dos fuentes principales, con el fin de tener un exceso de energía que se pudiera acumular en baterías (actualmente las tecnologías más óptimas son iones de litio y de redox de vanadio), pero también se puede generar hidrógeno renovable y acumularlo, para cuando haya disponibilidad en el punto de acceso, volverlo a convertir en electricidad inyectándola a la red. Pero también, ese hidrógeno renovable se puede exportar a terceros como energía acumulada en pilas o como combustible (directamente o inyectándolo en un gasoducto).
Pero también hay más fuentes tanto de generación como de acumulación. El abanico de combinaciones es ilimitado y acertar con lo más óptimo requiere de un estudio, en Quinto Armónico sabemos bastante de esto. No dude en consultarnos.
En este vídeo se explica qué es la hibridación, su importancia en el sector de las renovables y, además se muestra un ejemplo con datos reales, de hibridación de un pequeño parque eólico con una fotovoltaica con seguimiento a un eje y acumulación de baterías.
UN EJEMPLO PRÁCTICO CON DATOS REALES
En Quinto Armónico, tenemos la suerte de llevar trabajando en el sector de las renovables más de 10 años y, además contamos con registros e históricos de muchas de las instalaciones en las que hemos colaborado como ingeniería, por lo que para este ejemplo se van a utilizar las curvas de generación de:
- Un parque eólico en la zona norte de Palencia (no os perdáis Palencia, por favor) compuesto por un único aerogenerador de 2MW de potencia.
- Una instalación solar fotovoltaica de 1,4MW de potencia con seguimiento a un eje, a unos cuantos kilómetros del aerogenerador. Esta instalación se puso en marcha en Julio de 2020.
- La limitación de 2MW del punto de conexión.
Realmente las instalaciones no están hibridadas, pero al ser reales y estar en la zona, permiten hacer el juego de comparar cómo se hubieran comportado en el caso de estarlo.
¿CÓMO SE COMPORTAN POR SEPARADO?
Los datos de los últimos 12 meses [Febrero 2020 a Enero 2021] muestran unas instalaciones que parecen muy complementarias. Observando la gráfica de la energía cumulada podemos presuponer que en el mes de Julio es cuando se pueden presentar problemas y sobrepasar la máxima potencia asignada al punto de acceso. Así que vamos a estudiar horariamente una semana de este mes: ¿Va bien la del 13 de Julio de 2020?
Las curvas horarias de generación de las dos instalaciones en las mismas fechas dejan ver una gran superficie (en azul) que corresponde a la potencia no ocupada del nudo de conexión. UN DESPERDICIO.
AHORA VAMOS A HIBRIDARLAS
En la primera gráfica se ve cómo se comportan las dos instalaciones hibridadas e inyectando a la vez en el mismo punto de acceso durante la semana de estudio. Se ve cómo se sobrepasa el límite de 2MW del punto cinco de los siete días de la semana.
¡¡HAY QUE HACER ALGO!! Mediante sistemas de control electrónicos e informáticos se limita la potencia entregada en el punto a los 2MW, pero, tal y como muestra la segunda de las gráficas anteriores, hay un sobrante de energía (excedente) que no se puede generar.
¿HAY ALGUNA MANERA DE NO PERDER ESTE EXCEDENTE? Pues la respuesta a todo es HIBRIDAR. Así que habría que combinar las dos instalaciones de generación con una de acumulación, resultando:
REHIBRIDAMOS: FV + EO + BATERÍAS
La lógica de la hibridación con las baterías es la más simple posible, aunque no la más óptima [La más óptima merece un artículo propio]:
- Cuando se alcanza el límite del punto de acceso se deriva energía para que cargue la batería. Esta batería nunca llega a llenarse del todo. Es como el saco de Papá Noel.
- Cuando la potencia entregada en el punto de acceso por la eólica y la fotovoltaica es menor del límite de 2MW la batería complementa a éstas hasta llegar al límite del punto.
Las conclusiones no pueden ser más esperanzadoras:
CONCLUSIONES PARA EL EJEMPLO DE ESTUDIO
En la primera gráfica se puede ver cómo la potencia entregada a la red (en gris) es muy superior a la que individualmente cada tecnología podrían haber generado, fotovoltaica (en rojo) o eólica (en azul). Lo que ha permitido, en la semana de estudio, complementar los 100,5MWh que produjo la eólica con los 87,5MWh de la fotovoltaica, casi un +88%.
En la primera gráfica se puede ver cómo la potencia entregada a la red (en gris) es muy superior a la que individualmente cada tecnología podrían haber generado, fotovoltaica (en rojo) o eólica (en azul). Lo que ha permitido, en la semana de estudio, complementar los 100,5MWh que produjo la eólica con los 87,5MWh de la fotovoltaica, casi un +88%.
CONCLUSIÓN
Como se ha visto en el ejemplo, la hibridación permite aumentar, de una manera sencilla, la generación de energía libre de CO2 sin tener que recurrir a costosas inversiones en la red eléctrica porque nos permite aprovechar mucho más un recurso que tenemos.
En Quinto Armónico somos expertos en inversiones de generación renovable e hibridaciones. Si desea consultarnos sobre su proyecto, estaremos encantados de ayudarle. Puede localizarnos en seguirnos en nuestra página de Linkedin.
PROMESA PARA EL FUTURO Y ATRIBUCIONES
Prometemos mejorar la técnica en los siguientes vídeos.
Si desea consultar los datos y gráficas utilizados para este artículo puede descargar el archivo aquí.
Los elementos gráficos que acompañan a este vídeo y artículo han sido diseñados por Freepik y en cumplimiento con su licencia hace esta expresa atribución.
Este artículo fue publicado originalmente el 1 de Marzo de 2021 en https://quintoarmonico.es/2021/03/01/video-hibridacion-energetica-que-es-y-por-que-es-tan-importante-ejemplo-real/ y es reproducido con autorización del autor y del medio.