BESS; Componentes y funcionamiento

Como vimos en la anterior entrada del blog, en esta serie de dos artículos sobre los sistemas de almacenamiento energético BESS - Battery Energy Storage Systems, estos equipos se han posicionado como la solución ideal para aprovechar al máximo la producción con energías renovables. Una vez introducido qué són y cómo funcionan, en este segundo artículo vamos a explorar cuáles son los principales componentes de un BESS, qué aportan y cómo hacen funcionar el sistema en conjunto.

Más allá de las baterías 

Aunque el sistema de baterías se considera el corazón de un BESS, sin el apoyo de otros componentes su funcionamiento no se puede optimizar y, mucho menos, gestionar la energía que haya almacenado para aportar estabilidad y equilibrio a la red.

El almacenamiento electroquímico gracias a las tecnologías de iones de litio, plomo-ácido o de flujo redox, las más comunes en la actualidad, requiere de procesos de conversión de electricidad de DC/AC y viceversa, además de gestión de sistemas, auxiliares y principales, sensores de control de temperatura y operación, entre otros, que se encargan de controlar el buen funcionamiento del BESS.

Componentes de los BESS y su función 

De este modo, podemos diferenciar los siguientes componentes en un sistema completo de almacenamiento energético tipo BESS;

1· Baterías

Los equipos que dan nombre al conjunto de sistema están compuestos por celdas que transforman la electricidad de la red en energía química, cuando se cargan, o el proceso inverso cuando se descargan.

Independientemente de su tecnología, las celdas se aúnan en módulos que se conectan en paralelo o en serie para alcanzar la capacidad deseada. Es importante destacar que, en un BESS, se puede utilizar una combinación de tecnologías para obtener un sistema híbrido, HBESS - Hybrid-BESS.

2· Sistema de conversión de energía (PCS)

Como ya vimos en el primer artículo de esta serie sobre BESS, el inversor es bidireccional y es el cerebro del sistema al estar a cargo de la conversión AC – DC. Gracias a ello, permite la carga del sistema regulando la frecuencia y la tensión.

Al trabajo del inversor también se le conoce como sistema PCS (Power Conversion System, por sus siglas en inglés).

3· Sistema de gestión de las baterías (BMS)

El BMS (Battery Management System, por sus siglas en inglés), es el sistema encargado de controlar el buen estado de las baterías, mediante la estimación del estado de carga, los valores técnicos de trabajo de las baterías, como el voltaje y la corriente, además de controlar las temperaturas a las que operan.

Dado que monitorean en tiempo real el estado de los equipos, el BMS informa de cualquier problema que pueda existir en las baterías.

4· Sistema de gestión (EMS)

El EMS (Energy Management System, por sus siglas en inglés), es el sistema que se encarga del control del flujo de electricidad del BESS.

El EMS contiene un software que determina las ordenes de carga/descarga, por lo que cuando se activan, el PCS realiza su función de manera inmediata, mientras que controla cómo el BESS administra la energía. De este modo, el EMS administra de manera eficiente los recursos de energía del sistema.

En definitiva, el EMS tiene como propósito la coordinación de las funciones de todos los demás sistemas. Los tres principales (PCS, BMS y EMS), están interconectados para garantizar el buen funcionamiento del BESS.

5· Sistemas auxiliares

Finalmente, podemos hablar de sistemas auxiliares cuando nos referimos a sensores encargados del control de parámetros de trabajo del BESS.

Como las baterías pueden generar calor durante su operación, es imprescindible detectar anomalías de temperatura para evitar problemas graves. Por ello, un sistema de refrigeración es esencial para mantener la temperatura óptima de trabajo, así como contar con sistemas de protección frente a cortocircuitos, de extinción de incendios y contra sobrecargas, que son algunos de los mayores riesgos que entraña la operación de un BESS.

Parámetros para asegurar el buen funcionamiento 

Como cualquier sistema eléctrico, los BESS cuentan con parámetros que ayudan a saber si están operando correctamente o no. Algunos de estos criterios de rendimiento son;

• Vida útil: La cantidad de ciclos de carga/descarga que puede soportar una batería.
• Profundidad de descarga: Porcentaje de energía descargada capaz de aportar el sistema respecto a su capacidad total.
• Eficiencia: Tanto en la descarga como en la carga, muestra la cantidad de energía empleada para cada ciclo.
• Densidad: Es la cantidad de energía que se puede almacenar en un volumen determinado.
• Capacidad: Cantidad de electricidad que puede almacenar.
• Tiempo de respuesta: Se mide en milisegundos, y define el tiempo que tarda el BESS en activarse.
• Tasa de rampa: Es el porcentaje que puede variar el BESS para aumentar o reducir la potencia de salida.

Conclusiones 

Los BESS son sistemas complejos pero muy eficientes, formados por equipos avanzados a nivel de software y hardware para garantizar la mayor eficiencia de trabajo. Como hemos visto, van más allá de ser un conjunto de baterías.

El almacenamiento de energía es el siguiente gran paso de la transición energética para evitar no aprovechar al máximo los recursos naturales. Poder almacenar la energía renovable para su uso en otros momentos del día o incluso en otros meses es un factor determinante para la eficiencia en la generación de energía. Gracias a ellos, se pueden conseguir precios más económicos de la energía, estabilidad en la red, seguridad y garantía de suministro.