IQ de energía: ¿Qué es una célula de combustible de óxido sólido y cómo funcionan las células de combustible

Células de combustible de óxido sólido Cummins

El 20 de julio de 1969 podría no sonar inmediatamente una campana, pero ¿qué pasa si le damos una pista al decir la palabra "Apollo"

Sí, esa fue la fecha en la que los humanos aterrizaron por primera vez en la luna como parte de la misión Apolo 11. La mayoría de nosotros recordamos detalles como las imágenes de los astronautas en la superficie lunar y la reacción de Neil Armstrong, "eso es un pequeño paso para [un] hombre, un salto gigante para la humanidad". Sin embargo, muchos no saben cómo la nave espacial obtuvo su energía eléctrica a través de esta misión histórica.

Las células de combustible fueron la respuesta de la NASA a este desafío, ya que la nave espacial Apollo transportó tres células de combustible hidrógeno para suministrar electricidad a todo el equipo. Cada uno de estos módulos de células de combustible tenía 31 pilas de combustible individuales apiladas juntas 1 .

Más de 50 años después, las células de combustible se usan hoy en una variedad de aplicaciones que van desde vehículos hasta centros de datos. Centrémonos en las células de combustible de óxido sólido y responda cuatro preguntas comunes para aumentar su coeficiente de energía.

Pregunta núm. 1: ¿Qué es una célula de combustible de óxido sólido?

En pocas palabras, todas las pilas de combustible son convertidores de energía; convierten de energía de un formulario a otro . Más concretamente, las pilas de combustible convierten la energía química almacenada en el combustible en energía eléctrica y térmica (calor), sin necesidad de combustión. Los motores y las plantas de energía también convierten la energía de una forma a otra, pero dependen de la combustión, lo que reduce la eficiencia general de la conversión de energía.

Las células de combustible de óxido sólido son uno de los muchos tipos de pilas de combustible y producen electricidad, agua, calor y pequeñas cantidades de dióxido de carbono utilizando gas natural como combustible.

Pregunta núm. 2: ¿Cómo funciona una célula de combustible de óxido sólido?

La electricidad es el movimiento de los electrones, y todos los elementos (hidrógeno, oxígeno y otros) tienen un número variable de electrones.

Células de combustible de óxido sólido-electricidad
Las células de combustible de óxido sólido producen electricidad, movimiento de electrones.

Una célula de combustible de óxido sólido utiliza el movimiento de los electrones y genera electricidad en pocos pasos básicos.

  1. El gas natural pasa por un proceso de reforma del vapor. Esta reacción química produce hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y vapor (H2O). También quedará un poco de gas natural no reformado en la mezcla.
  2. La mezcla de elementos del reformador ingresa a la celda de combustible en el lado del ánodo. Mientras tanto, el aire (incluido el oxígeno) ingresa a la pila de combustible en el lado del cátodo.
  3. El oxígeno en el aire se combina con electrones libres para formar iones de óxido en el cátodo. Iones de óxido con electrones libres viajan desde el cátodo hasta el ánodo a través del electrolito.
  4. En el ánodo, los iones de óxido reaccionan con el hidrógeno formando agua (vapor) y con monóxido de carbono (CO) formando dióxido de carbono (CO2).
  5. Las reacciones cubiertas en el paso #4 liberan electrones libres. Estos electrones libres viajan al caturo a través del circuito eléctrico externo, produciendo electricidad.

Pregunta núm. 3: ¿Cuáles son las diferencias entre las células de combustible de membrana de óxido sólido y de intercambio de protones?

las células de combustible de la membrana de intercambio de protones (PEM) , también conocidas como células de combustible de hidrógeno y células de combustible de óxido sólido, comparten los mismos principios operativos básicos pero tienen muchas diferencias. Aquí hay dos de estas diferencias que afectan la manera en que estas tecnologías se usan hoy en día.

Tipos de pilas de combustible
Comparación de cuatro tipos principales de pilas de combustible.
  • Combustible: las células de combustible PEM usan hidrógeno puro (H2) como combustible. Mientras tanto, las células de combustible de óxido sólido pueden usar combustibles de hidrocarburos como gas natural, metano y propano para producir electricidad.
  • Tamaño: Si bien una sola célula de una célula de combustible PEM y una célula de combustible de óxido sólido no difieren significativamente en tamaño, la diferencia de tamaño entra en juego cuando un módulo de pila de combustible se ensambla juntos. Un módulo de pila de combustible PEM típico sería más pequeño que un módulo de pila de combustible de óxido sólido. Esto hace que las células de combustible PEM sean un buen candidato para aplicaciones de transporte que abarcan desde camiones y autobuses hasta trenes y embarcaciones.

Pregunta núm. 4: ¿por qué necesitamos células de combustible de óxido sólido?

Los beneficios de las células de combustible de óxido sólido varían dependiendo de la aplicación, pero dos beneficios siguen siendo consistentes en todas las aplicaciones.

  1. La alta eficiencia brinda beneficios ambientales y financieros: la eficiencia eléctrica de las células de combustible de óxido sólido alcanza hasta un 60% 2 . Esto significa que el 60% de la energía almacenada en el combustible se convierte en energía eléctrica útil. Esto es mucho más alto que las eficiencias de las plantas de energía de carbón. Además, el uso del exceso de calor producido por la célula de combustible para fines de calentamiento en una aplicación de cogeneración aumentará aún más la eficiencia general en más de un 80%. Además, ya que las pilas de combustible podrían estar ubicadas localmente, eliminan las ineficiencias asociadas con las pérdidas de distribución de las grandes centrales de energía.

    Esta alta eficiencia ofrece beneficios financieros y minimiza la huella ambiental, ya que las células de combustible de óxido sólido comúnmente usan gas natural como combustible en comparación con las plantas de energía tradicionales que usan carbón como combustible. Las células de combustible de óxido sólido tampoco emiten óxidos de azufre ni material particulado.
     
  2. El diseño modular brinda escalabilidad: las celdas de combustible individuales se agrupan para formar una pila. Luego, estas pilas se combinan con otros equipos para formar módulos. Estos módulos de generación de energía individuales pueden ser en paralelo para formar el sistema de energía de la célula de combustible. Puede agregar más módulos de pilas de combustible al sistema general según lo necesite. Esto brinda flexibilidad financiera para que el usuario Alinee las inversiones en generación de energía con las necesidades comerciales.

Microgrids y pilas de combustible para dispositivos de almacenamiento de energía , nuestro futuro energético incluye un conjunto diverso de tecnologías y combustibles, y Cummins se compromete a innovar y ofrecer una variedad de soluciones de energía para satisfacer estas diversas necesidades de los clientes.

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Referencias:

1 Museo del aire y del espacio Smithsonian National. (n.d.). Apollo to the Moon, acerca de la nave espacial [Página Web]. Obtenido de https://airandspace.si.edu/
2 Departamento de energía de los EE. UU., oficina de eficiencia energética y energía renovable. (n.d.). Comparación de las tecnologías de pilas de combustible [tabla]. Obtenido de https://www.energy.gov/

 

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Aytek Yuksel es el líder en marketing de contenidos para Cummins Inc., con un enfoque en los mercados de sistemas de energía. Aytek se unió a la compañía en 2008. Desde entonces, ha trabajado en varios puestos de marketing y ahora le ofrece los aprendizajes de nuestros mercados clave, que van desde los mercados industriales hasta los residenciales. Aytek vive en Minneapolis, Minnesota con su esposa y sus dos hijos.

Componentes de microrredes

Las Microgrids son maravillas tecnológicas. Vea los diferentes componentes que se unen bajo un Microgrid.

Las rejillas de servicios públicos y las microrredes tienen mucho en común. Ambos cumplen con la misma función: proporcionar energía eléctrica a los consumidores. Ambos están sujetos a las mismas restricciones, lo que garantiza que la generación eléctrica y la carga eléctrica sean iguales en todo momento. Sin embargo, sus componentes son diferentes.

Las microcuadrículas tienen una escala mucho menor que las rejillas de servicios públicos y, como resultado, incluyen componentes que, en consecuencia, se reducen.

Estos son los principales componentes de un Microgrid:

Recursos de generación de electricidad dentro de las microrredes

El corazón palpitante de un energía consiste en un conjunto de recursos de generación de electricidad . Los recursos de generación típicos que se encuentran en las microrredes incluyen generadores de diésel y/o gas natural , matrices solares y turbinas eólicas.

Las microrejillas más básicas suelen estar construidas en torno a uno o más generadores de diésel. Cuando hay gas natural disponible, los generadores de gas también están entre las opciones disponibles. Las microrredes de la isla más antigua, por ejemplo, se basan en una pequeña planta de energía que consta de unos pocos motores de diésel acoplados a alternadores. Los generadores son la opción predeterminada para alimentar un energía porque pueden cubrir una amplia variedad de cargas y porque se pueden usar como energía de respaldo. Comienzan rápidamente, responden a los cambios en la carga y pueden funcionar con una variedad de combustibles.

la tecnología de célula de combustible está surgiendo como una opción válida para proporcionar energía bajo demanda en las microrredes. Las pilas de combustible pueden funcionar con gas natural, hidrógeno y otros combustibles menos comunes. Aunque su costo sigue siendo demasiado alto para ser ampliamente utilizado, las células de combustible de hidrógeno se ven como una fuente potencial de electricidad CO2-libre en pequeña escala.

Componentes típicos de una microred de islas
Haga clic en la imagen para echar un vistazo más de cerca a los componentes de microred

Recursos de energía intermitente dentro de las microrredes

El costo de los paneles solares se ha vuelto tan bajo que, en algunas regiones, su instalación en los hogares y las empresas no tiene ningún cerebro. Los campus universitarios, las instalaciones industriales y otros equipados con un energía pueden instalar matrices solares en grandes cantidades, lo que logra un ahorro significativo en sus facturas de energía. De hecho, muchos construyen una microred específicamente para poder integrarse mejor y aprovechar sus recursos solares.

Almacenamiento de energía dentro de las microrredes

Muchos propietarios a veces eligen complementar su instalación fotovoltaica doméstica con una batería. Del mismo modo, muchos propietarios de microred incorporan de almacenamiento de energía de batería en su sistema. Con el precio de las baterías de iones de litio en un mínimo absoluto, los beneficios de agregar un recurso de almacenamiento de energía a menudo justifican el costo adicional.

Por una parte, los sistemas de almacenamiento de energía de la batería ofrecen un servicio conocido como "cambio de tiempo". Las baterías de cambio de tiempo recolectan electricidad adicional de un sistema solar de gran tamaño durante el día y luego descargan la batería después de que el sol se haya fijado para satisfacer las demandas de carga durante la noche. De manera similar, las baterías se pueden descargar en momentos en que la salida de la matriz solar no coincide con los requisitos de carga, como períodos cortos de demanda máxima. Esto permite al propietario maximizar el uso de recursos intermitentes.

Otro beneficio de los sistemas de baterías es su capacidad para responder instantáneamente a los cambios en la demanda de electricidad en el Microgrid. Tener una batería como capacidad de reserva es a menudo mucho más rentable que ralentí a un generador adicional 24/7 en caso de que la demanda aumente inesperadamente. Piense en el almacenamiento de energía como la grasa en la microred donde se almacena la energía.

Gestión de la carga dentro de las microrredes

Algunos propietarios de microred tienen la opción de administrar activamente la demanda de electricidad de la misma manera que gestionan la generación de electricidad.

Por defecto, cuando una gran máquina eléctrica se enciende en algún lugar de la microred, los generadores que suministran la red de energía deben aumentar rápidamente para satisfacer la demanda adicional. Las microredes que gestionan la demanda de manera activa tienen otra opción. Pueden disminuir la demanda en otro lugar del Microgrid, por ejemplo apagando el AC de un edificio de forma temporal. El resultado es que la demanda y la generación se equilibran nuevamente sin aumentar la generación.

Control y comunicaciones dentro de las microrredes

Las Microgrids necesitan un cerebro y un sistema nervioso para funcionar de manera segura y efectiva, por lo que necesitan poseer sofisticados sistemas de control de microred .

Las redes de servicios públicos de área amplia sirven a millones de consumidores y tienen una cantidad considerable de inercia, lo que limita el potencial de cambios rápidos e incontrolados. Las microcuadrículas, en cambio, incluyen menos cargas y recursos y son más sensibles a las variaciones en la carga y la generación. Poner en marcha varias máquinas eléctricas de gran tamaño sin la certeza de que hay una cantidad de generación equivalente disponible es una manera segura de chocar el Microgrid.

El sistema de control de un Microgrid normalmente incluye múltiples controladores y sensores distribuidos en su territorio. También se requiere un sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) para recopilar datos y distribuir instrucciones.

Si el sistema SCADA es el sistema nervioso de la microred, entonces el software de gestión de energía es el cerebro; ese software puede ser altamente sofisticado. La inteligencia artificial (IA) y las características de aprendizaje automático permiten que el software de gestión de energía moderno aprenda a anticipar mejor la carga de los consumidores en la microred y la generación de activos renovables, para optimizar el sistema para que funcione de la manera más rentable. Maximizar el uso de los recursos renovables, minimizar los costos de combustible fósil y mantener la confiabilidad del equipo y de la microred, al mismo tiempo que despachar la carga, está a cargo del software de gestión de energía, dentro de los parámetros especificados por el propietario de la microred.

Conmutadores, inversores y otros equipos

Por último, las microcuadrículas incluyen otros componentes importantes como cables eléctricos, disyuntores, transformadores y más. Estos componentes son los huesos, los músculos y los vasos sanguíneos de un Microgrid. Conectan los recursos de generación con los consumidores y permiten que el sistema de control de la microred pueda efectuar cambios en el estado de la microred.

los conmutadores de transferencia automáticos , por ejemplo, aíslan los distintos activos de generación para garantizar que, por ejemplo, el inversor de CA asociado a un arreglo solar no alimenta la electricidad de un generador diésel. Los inversores convierten la energía de CC suministrada por baterías o por paneles solares en energía de CA que está adecuadamente sincronizada con otros recursos de AC en el Microgrid.

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Tipos de microrredes, con ejemplos

Tipos de microrredes

No hay dos microrredes iguales. Consulte tipos de Microgrids con estudios de casos de la vida real.

Las microrejillas no son fundamentalmente diferentes de las rejillas de área amplia. Soportan cargas más pequeñas, atienden a menos consumidores y se despliegan en áreas más pequeñas. Pero las Microgrids y las rejillas de área amplia tienen el mismo trabajo dentro del ecosistema de generación de energía , la distribución de electricidad y las mismas restricciones, que coinciden perfectamente con la generación y la carga en todo momento.

Existían microrejillas antes de que alguien utilizare la palabra microrred. Por ejemplo, las islas más pequeñas tienen rejillas eléctricas que por lo general califican como microrredes. Del mismo modo, en los primeros días de la electricidad, los sistemas individuales de los servicios públicos privados eran Microgrids. Con el tiempo, casi todos esos sistemas individuales estaban vinculados, lo que resultó en interconexiones en todo el continente.

Las microrredes, sin embargo, están haciendo un regreso. Son vistos como una manera práctica y rentable de integrar los recursos locales de energía renovable y brindar redundancia y resiliencia. Hay dos categorías de microrredes, fuera de la red y conectadas a la red y cada una abarca muchas configuraciones diferentes.

Microgrids fuera de la red

Las microrejillas fuera de la red se construyen donde hay una necesidad significativa de electricidad pero no tienen acceso a una red eléctrica de área amplia.

Las islas que están muy lejos del continente suelen ser atendidas por su propio Microgrid. En el pasado, las microrredes insulares se construían generalmente en torno a los generadores de diésel o de combustible pesado. Aunque son fáciles de transportar y fáciles de almacenar, estos combustibles podrían resultar caros. Sin embargo, a falta de una alternativa adecuada, muchas islas continúan confiando en gran medida en esos generadores.

¿Por qué había alternativas adecuadas ausentes? Las islas tienen viento más que suficiente y mucho sol. Sí, pero la integración de grandes cantidades de matrices solares y turbinas eólicas en el sistema eléctrico de una isla puede ser muy difícil. Los generadores de diésel pueden encenderse y apagarse, a pedido. Tienen la capacidad de igualar de cerca la demanda eléctrica de la isla a medida que aumenta y disminuye. Las turbinas de viento, en cambio, producen electricidad cuando hay viento. Los paneles solares funcionan cuando el sol brilla. Si el viento se alivia o si las nubes oscurecen el sol por momentos, otra fuente de electricidad debe estar disponible para tomar la holgura y satisfacer la demanda de carga eléctrica. Este tipo de gestión dinámica de generación y demanda requiere sofisticados controles de supervisión y avanzados componentes electrónicos de energía. En el pasado, tampoco se trataba de una opción práctica para sistemas insulares de pequeña escala.

Hoy en día, las características modernas de microred permiten que las compañías de servicios públicos integren grandes cantidades de recursos renovables intermitentes como el solar y el viento. de almacenamiento de energía estacionaria, en particular, es extremadamente útil para manejar transiciones entre recursos intermitentes y generadores tradicionales.

Las compañías de servicios públicos de la isla encuentran que invertir en un energía moderno otorga múltiples beneficios. La generación de más electricidad a partir de recursos renovables permite a las islas reducir tanto sus costos de combustible como el impacto ambiental local asociado con el uso de esos combustibles fósiles. El uso de sus generadores de una manera más optimizada permite que las compañías de servicios públicos reduzcan los costos de mantenimiento, aumenten la eficiencia y, en muchos casos, reduzcan el número de generadores necesarios en la isla. La confiabilidad del sistema eléctrico también se mejora, lo que conduce a una mejor calidad de servicio y cortes de energía menos frecuentes.

Puede encontrar un ejemplo de la vida real en Calvert Island en British Columbia, Canadá , donde Cummins Inc. estuvo involucrada en un proyecto para mejorar la red de Microgrid de la isla.

Las microrejillas fuera de la red también existen en áreas remotas. Muchos asentamientos en Siberia y en el norte de Canadá, por ejemplo, no están conectados a ningún sistema eléctrico externo. Las operaciones remotas en el sector industrial también poseen un sistema eléctrico autosuficiente. Las minas, en particular, requieren instalaciones eléctricas grandes y robustas.

Estos sistemas eléctricos remotos deben enviar diésel, aceite de combustible u otros combustibles líquidos a largas distancias. No es de extrañar que esto se vuelva rápidamente muy costoso. Imagine transporte de combustible a través de cientos de millas de terreno congelado o en un camino de tierra. Como resultado, los propietarios de estas operaciones industriales remotas están ansiosos por desplegar la mayor cantidad de energía renovable posible, junto con sofisticadas microrejillas para integrar y distribuir eficazmente esa energía. Algunas minas también buscan sintetizar su propio combustible en el sitio usando de electricidad renovable .

Microrredes conectadas a la red

No necesita estar en una isla o en medio del desierto para beneficiarse de un Microgrid.

De hecho, muchos usuarios de microred se encuentran en áreas urbanas o industriales que son totalmente atendidas por un servicio eléctrico. ¿Por qué las empresas e instituciones pasan por el problema de invertir en un energía cuando pueden simplemente recibir electricidad de la compañía de servicios públicos? Hay dos razones principales.

Una razón es que quieren evitar cortes de energía .

Los propietarios invierten en un generador para el hogar por la misma razón. La diferencia entre una casa con un generador y, por ejemplo, una base militar con un energía es la complejidad y la escala. Un hogar tiene uno, tal vez dos paneles eléctricos. Todo lo que se necesita para integrar un generador doméstico a un sistema eléctrico residencial es un conmutador de transferencia.

Una base militar incluye docenas de edificios, varios generadores y una variedad de equipos eléctricos críticos como radares y sistemas de control de tráfico aéreo, a menudo repartidos en cientos de acres. La integración de estos componentes requiere una infraestructura eléctrica sofisticada, es decir, un Microgrid.

Los centros civiles con sistemas eléctricos complejos incorporan Microgrids para garantizar la confiabilidad de su servicio eléctrico también. Todos los hospitales, aeropuertos, campus universitarios y grandes plantas industriales utilizan componentes de microred para integrar de manera efectiva la generación de energía de respaldo en su sistema eléctrico.

La otra razón que motiva las instalaciones conectadas a la red para invertir en un energía es el costo: un energía encapsula todo el equipo eléctrico de una instalación.

Ejemplo de un energía retrasado en un puerto
Haga clic en la imagen para echar un vistazo más de cerca a un ejemplo de un energía desplegado en un puerto.

Desde la perspectiva de la compañía de servicios públicos, solo se ve un medidor eléctrico. Esto permite que el propietario de la microred implemente matrices solares, turbinas eólicas, generadores de energía permanente o de respaldo, y otros equipos eléctricos sin conexión directa a la red de servicios públicos.

Muchos operadores portuarios, por ejemplo, poseen un tipo de grúa de contenedores de transporte conocido como grúas regenerativas. Las grúas regenerativas consumen electricidad cuando levantan un recipiente y generan electricidad cuando bajan un recipiente. Pocas compañías de servicios públicos permitirían que este tipo de equipo eléctrico esté conectado directamente a su red, al menos no con el modo regenerativo activado. Por lo tanto, los operadores portuarios crean Microgrids que conectan sus grúas (así como los generadores de respaldo). Esto permite que las grúas que bajan los contenedores proporcionen electricidad a las grúas que están levantando contenedores. Esto se traduce en una reducción drástica en el consumo eléctrico neto respaldado por la compañía de servicios públicos y, por lo tanto, en ahorros para el operador portuario.

Las opciones de Microgrid están impulsadas por el imperativo mundial de pasar rápidamente a la energía renovable para la generación de energía. También permiten que los propietarios de las instalaciones satisfagan las necesidades prácticas inmediatas. Las mejoras en la tecnología de microred significan que las posibilidades de microrejillas grandes y pequeñas, conectadas o remotas están aumentando. Las microredes modernas están haciendo que las innovaciones en la generación de electricidad sean posibles en todos los rincones del mundo.

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Ejemplos de dónde se usan las microrredes

Ejemplos de dónde se usan las microrredes

Las microrredes tienen muchos casos de aplicación diferentes. Vea los ejemplos de la vida real sobre dónde se usan las microrredes.

Las Microgrids son redes eléctricas de pequeña escala. Son sistemas de energía los cuales generan y distribuyen electricidad. Algunas microrejillas están conectadas a la red eléctrica principal; otros no están conectados por elección o porque no hay red eléctrica principal a la que conectarse.

Las redes eléctricas modernas de área amplia son grandes sistemas interconectados que consisten en millones de consumidores de electricidad y miles de generadores de electricidad. En Canadá y en los Estados Unidos, por ejemplo, la interconexión occidental cubre la mayor parte del territorio al oeste de las grandes llanuras. Incluye aproximadamente 136, 000 millas de líneas de transmisión de alto voltaje, además de líneas de distribución de voltaje medio y bajo. Un complejo mosaico de docenas de compañías de servicios públicos, operadores de sistemas y otras entidades lo mantienen, operan y regulan.

Las microcuadrículas, en cambio, cubren un área local, normalmente no incluyen líneas de transmisión de alto voltaje y conectan a menos consumidores y proveedores. Por lo general, las microcuadrículas privadas son propiedad de y están operados por la misma entidad que también posee la carga servida por el Microgrid. Las microrredes públicas que sirven, por ejemplo, una isla, normalmente son propiedad de y están operadas por un servicio municipal local.

Han existido Microgrids simples durante el tiempo que el servicio público de electricidad ha estado disponible. Sin embargo, en los últimos años, el explosivo aumento de de electricidad renovable ha llevado a la implementación de más Microgrids. Estas microrejillas modernas incorporan tecnología más sofisticada. Por lo general, conectan una variedad de activos, incluidos los arreglos solares, turbinas eólicas, generadores de gas o diésel, y almacenamiento de energía de la batería.

Microgrids utilizados en redes de islas

Las islas que son demasiado pequeñas o demasiado distantes para justificar la construcción de una conexión eléctrica con el continente deben operar sus propias microrredes. Tradicionalmente, las microcuadrículas insulares han dependido de los generadores de diésel para suministrar la totalidad o la mayor parte de su electricidad. los generadores son perfectos para aplicaciones insulares debido a su funcionamiento flexible. Los generadores pueden arrancar rápidamente, y una planta de energía que incluye varios generadores puede cubrir eficazmente un rango de carga muy amplio. Los combustibles líquidos también son los combustibles tradicionales de elección para las plantas de energía de la isla porque son fáciles de transportar y almacenar.

Componentes de microred
Haga clic en la imagen para echar un vistazo más de cerca a los componentes de microred

Muchas islas han visto a sus residentes cada vez más insatisfechos con esta configuración sin embargo. Los generadores más viejos pueden afectar la calidad del aire localmente, lo que puede ser particularmente indeseable para las islas que dependen del turismo. Para islas con pocos recursos económicos, el costo de envío de combustible líquido también puede ser una carga importante.

Estas islas están girando hacia la generación solar y eólica como formas de reducir su dependencia de los combustibles fósiles. Una microred inteligente que integra una combinación de recursos renovables, generadores y sistemas de almacenamiento de energía de baterías puede hacer que la electricidad sea más asequible y confiable, A la vez que reduce el impacto ambiental de la producción de electricidad.

Los sistemas de control modernos se pueden programar con todos los parámetros de los diversos recursos de energía distribuida para ejecutar la microred con el fin de maximizar el uso de energías renovables y minimizar el consumo de combustible importado. Un beneficio importante es una resistencia adicional para la red, evitando apagones y caídas de tensión en toda la cadena.

Un ejemplo sería Calvert Island en British Columbia, Canadá , donde Cummins Inc. estaba involucrado en un proyecto para mejorar la red de Microgrid de la isla. La isla necesitaba más energía pero solo dependio de la generación de diésel. La isla se actualizó a un energía con arreglos solares, almacenamiento de energía de la batería y nuevos generadores de diésel Cummins. El ascenso dio como resultado que se redujera el consumo de combustible fósil en un 83%.

Microgrids utilizados en lugares remotos

Las instalaciones industriales y los asentamientos ubicados en lugares remotos sin acceso al servicio de servicios públicos se enfrentan a las mismas dificultades que las islas. Estas instalaciones han utilizado históricamente generadores de diésel. El combustible debe ser transportado, a veces a través de camiones a largas distancias en terrenos desafiantes. Para las minas ubicadas en el norte de Canadá o en partes remotas de Australia, por ejemplo, el costo del transporte del combustible puede exceder fácilmente el costo del combustible en sí. En algunas regiones del mundo, como las regiones remotas de Alaska y el norte de Canadá, el transporte de combustible también debe tener en cuenta las cambiantes temporadas en las que las carreteras y el agua permitirán el transporte de vehículos y embarcaciones.

Las operaciones industriales, además, necesitan sistemas robustos para garantizar el suministro de electricidad. Si el sistema de ventilación de una mina se detiene debido a una falla de energía, por ejemplo, las condiciones pueden degradarse rápidamente para los trabajadores bajo tierra.

Estas operaciones están dispuestas a aprovechar los recursos renovables disponibles localmente para reducir los costos y garantizar la seguridad. Reducir los costos de combustible incluso por un pequeño porcentaje en una operación minera a gran escala puede generar rápidamente ahorros considerables.

Un ejemplo de una microred de minería es la mina de oro Agnew en Australia occidental, donde Cummins participó en el proyecto de construir un complejo de energía para abastecer la mina. El sitio se decidió en una planta de energía de 23 MWe fuera de la red, compuesta por 16 MWe gas, 4 MWe solar y 3 MWe de generación de energía diésel. Se agregaron más de 2 MWe de generación impulsada por gas, seguida de 18 MWe de generación eólica y una batería de almacenamiento de energía MWe 13 y un sistema de control avanzado. Más de la mitad de la planta híbrida con capacidad de 56 MWe es de recursos renovables.

Cummins también participó en un proyecto para mejorar la fuente de energía en Fisherman's Landing Marina en la isla de Vancouver en British Columbia, Canadá . Durante el verano, el puerto deportivo se adapta a grandes yates donde los yates cuentan con servicio eléctrico. Como resultado, el consumo eléctrico de la Marina experimentaría importantes cambios estacionales. La Marina instaló una microred que incorpora energía solar para la temporada baja y la generación de diésel para la temporada alta. Gracias a la nueva microred, los propietarios de yates ahora pueden conectarse al servicio eléctrico de la Marina, y apagar sus motores y generadores a bordo para disfrutar del sonido silencioso y calmado de la desolación.

Microgrids usados para generación en el sitio

Las microrejillas no son exclusivas de áreas remotas. Cualquier centro que busque integrar múltiples cargas y múltiples recursos de generación en el sitio debería considerar la construcción de un Microgrid, ya sea que haya una conexión con el servicio de servicios públicos principal o que no esté disponible.

Las bases militares a menudo utilizan Microgrids en sus instalaciones por razones de seguridad, a pesar de estar conectadas a una red de servicios públicos. En Hawái, por ejemplo, la Armada de los EE. UU. está construyendo un extenso energía para cubrir la base conjunta Pearl Harbor-hickams. El proyecto de la Armada incluye varios cientos de megavatios de generación solar, almacenamiento de energía, además de una extensa estructura eléctrica que conecta docenas de edificios e instalaciones. Fuera de las emergencias, los activos de generación de la Armada proporcionarán energía a la compañía de servicios públicos local.

Otras instalaciones pueden decidir construir un energía para reducir simplemente los costos de energía y electricidad. Con controles inteligentes, los consumidores de microred pueden cambiar entre el servicio de red y la autogeneración, dependiendo de lo que sea más económico.

Una red de microcuadrículas compuesta por varios recursos de energía distribuida conectados a la red principal también agrega resiliencia a todo el sistema eléctrico, ya que el operador de la red puede hacer los arreglos necesarios para utilizar estos recursos cuando sea necesario. A medida que se produce y consume más generación en el sitio, esto alivia la presión en la red principal y se traduce en menos necesidad de inversión para las actualizaciones de las redes de distribución.

Sin embargo y dondequiera que se utilicen las microrredes, los sistemas y tecnologías inteligentes que ahora están disponibles para integrar los recursos renovables en los regímenes locales de electricidad significan que, en términos económicos y sociales, los propietarios tienen la oportunidad de ir siendo renovables a la vez que se benefician de la electricidad rentable.

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