Los sistemas de energía híbrida eólica combinan aerogeneradores con otras fuentes de almacenamiento y / o generación. Uno de los problemas clave de la energía eólica es su naturaleza intermitente . Esto ha dado lugar a numerosos métodos de almacenamiento de energía.
Sistema eólico-hidroeléctrico
Un sistema eólico-hidroeléctrico genera energía eléctrica combinando turbinas eólicas y almacenamiento por bombeo . La combinación ha sido objeto de discusiones a largo plazo, y Nova Scotia Power implementó una planta experimental, que también probó turbinas eólicas, en su sitio de energía hidroeléctrica Wreck Cove a fines de la década de 1970, pero fue desmantelada en diez años. Desde entonces, no se ha implementado ningún otro sistema en un solo lugar a fines de 2010. [1]
Las estaciones eólicas-hidroeléctricas dedican todos, o una parte significativa, de sus recursos de energía eólica al bombeo de agua a depósitos de almacenamiento por bombeo. Estos depósitos son una implementación del almacenamiento de energía de la red .
Ventajas
El viento y su potencial de generación son inherentemente variables. Sin embargo, cuando esta fuente de energía se usa para bombear agua a depósitos a una altura (el principio detrás del almacenamiento por bombeo), la energía potencial del agua es relativamente estable y se puede usar para generar energía eléctrica liberándola en una planta hidroeléctrica cuando sea necesario. . [2] La combinación se ha descrito como especialmente adecuada para islas que no están conectadas a redes más grandes. [1]
Propuestas
Durante la década de 1980, se propuso una instalación en los Países Bajos. [3] El IJsselmeer se utilizaría como depósito, con turbinas eólicas ubicadas en su dique. [4] Se han realizado estudios de viabilidad para instalaciones en la isla de Ramea ( Terranova y Labrador ) y en la reserva indígena de Lower Brule ( Dakota del Sur ). [5] [6]
Una instalación en la isla de Ikaria , Grecia, había entrado en la fase de construcción en 2010. [1]
La isla de El Hierro es donde se espera que se complete la primera central eólica-hidroeléctrica del mundo. [7] Current TV llamó a esto "un plan para un futuro sostenible en el planeta Tierra". Se diseñó para cubrir entre el 80 y el 100% de la energía de la isla y estaba previsto que entre en funcionamiento en 2012. [8] Sin embargo, estas expectativas no se cumplieron en la práctica, probablemente debido al volumen inadecuado del depósito y los problemas persistentes con la estabilidad de la red. [9]
Los sistemas de energía 100% renovable requieren una sobrecapacidad de energía eólica o solar. [10]
Sistema de viento-hidrógeno
Un método de almacenamiento de energía eólica es la producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua . Este hidrógeno se utiliza posteriormente para generar electricidad durante períodos en los que la demanda no puede ser igualada únicamente por el viento. La energía del hidrógeno almacenado se puede convertir en energía eléctrica mediante la tecnología de pilas de combustible o un motor de combustión conectado a un generador eléctrico .
El almacenamiento exitoso de hidrógeno tiene muchos problemas que deben superarse, como la fragilización de los materiales utilizados en el sistema de energía.
Esta tecnología se está desarrollando en muchos países. En 2007 hubo una oferta pública inicial de una empresa australiana llamada Wind Hydrogen que tenía como objetivo comercializar esta tecnología tanto en Australia como en el Reino Unido. [11] En 2008, la empresa cambió su nombre y centró sus operaciones en la exploración de combustibles fósiles. [12]
En 2007, los sitios de prueba de tecnología incluyeron:
Comunidad | País | Viento MW |
---|---|---|
Ramea, Terranova y Labrador [13] | Terranova, Canadá | 0,3 |
Pueblo de hidrógeno eólico de la isla del Príncipe Eduardo [14] | PEI, Canadá | |
Lolland [15] | Dinamarca | |
Bismarck [16] | Dakota del Norte, EE. UU. | |
Koluel Kaike [17] | Santa cruz, argentina | |
Proyecto de energía renovable Ladymoor (LREP) [18] | Escocia | |
Proyecto de hidrógeno Hunterston | Escocia | |
RES2H2 [19] | Grecia | 0,50 |
Unst [20] | Escocia | 0,03 |
Utsira [21] | Noruega | 0,60 |
Sistema eólico-diesel
Un sistema de energía híbrido eólico-diesel combina generadores diesel y turbinas eólicas, [22] generalmente junto con equipos auxiliares como almacenamiento de energía, convertidores de energía y varios componentes de control, para generar electricidad. Están diseñados para aumentar la capacidad y reducir el costo y el impacto ambiental de la generación eléctrica en comunidades e instalaciones remotas que no están conectadas a una red eléctrica . [22] Los sistemas híbridos eólico-diésel reducen la dependencia del combustible diésel, que genera contaminación y es costoso de transportar. [22]
Historia
Los sistemas de generación de viento-diesel se han desarrollado y probado en varios lugares durante la última parte del siglo XX. Se ha desarrollado un número creciente de sitios viables con mayor confiabilidad y costos de soporte técnico minimizados en comunidades remotas.
Tecnología
La integración exitosa de la energía eólica con los grupos electrógenos diésel se basa en controles complejos para garantizar una distribución correcta de la energía eólica intermitente y la generación diésel controlable para satisfacer la demanda de la carga generalmente variable. La medida común de rendimiento para los sistemas eólicos diésel es la penetración del viento, que es la relación entre la potencia eólica y la potencia total entregada, por ejemplo, el 60% de penetración del viento implica que el 60% de la potencia del sistema proviene del viento. Las cifras de penetración del viento pueden ser máximas o de largo plazo. Sitios como la estación Mawson , en la Antártida, así como Coral Bay y Bremer Bay en Australia tienen una penetración máxima de viento de alrededor del 90%. Las soluciones técnicas para la producción eólica variable incluyen controlar la producción eólica mediante turbinas eólicas de velocidad variable (por ejemplo , Enercon , Denham, Australia Occidental ), controlar la demanda como la carga de calefacción (por ejemplo, Mawson), almacenar energía en un volante (por ejemplo, Powercorp, Coral Bay) . Algunas instalaciones se están convirtiendo ahora en sistemas de hidrógeno eólico , como en Ramea en Canadá, que se completará en 2010.
Comunidades que utilizan híbridos eólico-diésel
La siguiente es una lista incompleta de comunidades aisladas que utilizan sistemas híbridos eólicos-diésel comerciales con una proporción significativa de la energía derivada del viento.
Comunidad | País | Diésel (en MW) | Viento (en MW) | Población | Fecha de encargo | Penetración del viento (pico) | Notas |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Estación Mawson [23] | Antártida | 0,48 | 0,60 | 2003 | > 90% | ||
Isla Ross [24] | Antártida | 3 | 1 | 2009 | sesenta y cinco% | ||
Bahía de Bremer [25] | Australia | 1,28 | 0,60 | 240 | 2005 | > 90% | |
Cocos [26] | Australia | 1,28 | 0,08 | 628 | |||
Coral Bay | Australia | 2,24 | 0,60 | 2007 | 93% | ||
Denham [27] | Australia | 2,61 | 1.02 | 600 | 1998 | > 70% | |
Esperance [28] | Australia | 14.0 | 5,85 | 2003 | |||
Hopetoun | Australia | 1,37 | 0,60 | 350 | 2004 | > 90% | |
Isla Rey | Australia | 6,00 | 2,50 | 2000 | 2005 | 100% | Actualmente (2013) se amplía para incluir SAI diésel de 2 MW, batería de plomo ácido avanzada de 3 MW / 1,6 MWh y control dinámico de carga a través de una red inteligente [29] |
Isla Rottnest [30] | Australia | 0,64 | 0,60 | 2005 | |||
Isla Jueves, Queensland | Australia | 0,45 | ? | ||||
Ramea [31] | Canadá | 2,78 | 0,40 | 600 | 2003 | Convertirse en hidrógeno eólico | |
Sal | Cabo Verde | 2,82 | 0,60 | 2001 | 14% | ||
Mindelo | Cabo Verde | 11.20 | 0,90 | 14% | |||
Alto Baguales | Chile | 16,9 | 2,00 | 18,703 | 2002 | 20% | 4,6 MW hidroeléctricos |
Isla de Dachen [32] | porcelana | 1,30 | 0,15 | 15% | |||
San Cristóbal, Islas Galápagos [33] | Ecuador | 2.4 | 2007 | Expansión para cubrir el 100% de las necesidades energéticas de la isla para 2015 | |||
Berasoli [34] | Eritrea | 0,08 | 0,03 | Bajo licitación | |||
Rahaita | Eritrea | 0,08 | 0,03 | Bajo licitación | |||
Heleb | Eritrea | 0,08 | 0,03 | Bajo licitación | |||
Osmussaar [35] | Estonia | ? | 0,03 | 2002 | |||
Kythnos | Grecia | 2,77 | 0,31 | ||||
Lemnos | Grecia | 10,40 | 1,14 | ||||
La Désirade | Guadalupe | 0,88 | 0,14 | 40% | |||
Isla Sagar [36] | India | 0,28 | 0,50 | ||||
Marsabit | Kenia | 0,30 | 0,15 | 46% | |||
Frøya | Noruega | 0,05 | 0,06 | 100% | |||
Batanes [37] | Filipinas | 1,25 | 0,18 | 2004 | |||
Isla de Flores [38] | Portugal | 0,60 | 60% | ||||
Isla Graciosa | Portugal | 3,56 | 0,80 | 60% | |||
Cabo Claro | Irlanda | 0,07 | 0,06 | 100 | 1987 | 70% | |
Chukotka | Rusia | 0,5 | 2.5 | ||||
Fuerteventura | España | 0,15 | 0,23 | ||||
Santa Elena [39] [40] | Reino Unido | 0,48 | 1999-2009 | 30% | |||
Foula | Reino Unido | 0,05 | 0,06 | 31 | 70% | ||
Isla Rathlin | Reino Unido | 0,26 | 0,99 | 100% | |||
Bahía de Toksook, Alaska [41] | Estados Unidos | 1,10 | 0,30 | 500 | 2006 | ||
Kasigluk, Alaska [41] | Estados Unidos | 1,10 | 0,30 | 500 | 2006 | ||
Gales, Alaska [42] | Estados Unidos | 0,40 | 160 | 2002 | 100% | ||
St. Paul, Alaska [43] | Estados Unidos | 0,30 | 0,68 | 100% | |||
Kotzebue, Alaska | Estados Unidos | 11.00 | 1999 | 35% | |||
Savoonga, Alaska [41] | Estados Unidos | 0,20 | 2008 | ||||
Tin City, Alaska | Estados Unidos | 0,23 | 2008 | ||||
Nome, Alaska | Estados Unidos | 0,90 | 2008 | ||||
Bahía Hooper, Alaska [41] | Estados Unidos | 0,30 | 2008 |
Híbridos eólico-diesel en sitios mineros
Recientemente, en el norte de Canadá, la industria minera construyó sistemas de energía híbrida eólica-diesel. En ubicaciones remotas en Lac de Gras, en los Territorios del Noroeste de Canadá, y Katinniq, Península de Ungava, Nunavik, se utilizan dos sistemas para ahorrar combustible en las minas. Hay otro sistema en Argentina. [44]
Sistemas de aire comprimido eólico
En las centrales eléctricas que utilizan almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES), la energía eléctrica se utiliza para comprimir el aire y almacenarlo en instalaciones subterráneas como cavernas o minas abandonadas. Durante períodos posteriores de alta demanda eléctrica, el aire se libera para impulsar las turbinas, generalmente utilizando gas natural suplementario . [45] Las centrales eléctricas que hacen un uso significativo de CAES están en funcionamiento en McIntosh, Alabama , Alemania y Japón. [46] Las desventajas del sistema incluyen algunas pérdidas de energía en el proceso CAES; Además, la necesidad de un uso suplementario de combustibles fósiles como el gas natural significa que estos sistemas no utilizan completamente la energía renovable. [47]
El Iowa Stored Energy Park , que se prevé que comience a operar comercialmente en 2015, utilizará parques eólicos en Iowa como fuente de energía junto con CAES. [48]
Sistemas eólicos-solares
Un uso combinado de sistemas eólicos y solares da como resultado, en muchos lugares, una salida de energía más suave, ya que los recursos están anti-correlacionados. Por lo tanto, el uso combinado de sistemas eólicos y solares es crucial para una integración de red a gran escala. [1] .
Suministro de red eólica-solar
En 2019, en el oeste de Minnesota , se instaló un sistema híbrido de $ 5 millones. Funciona con 500 kW de energía solar a través del inversor de una turbina eólica de 2 MW, lo que aumenta el factor de capacidad y reduce los costos en $ 150,000 por año. Los contratos de compra limitan al distribuidor local a un máximo del 5% de autogeneración. [49] [50]
Edificio eólico-solar
La Pearl River Tower en Guangzhou , China, combinará paneles solares en sus ventanas y varias turbinas eólicas en diferentes pisos de su estructura, lo que permitirá que esta torre sea energéticamente positiva.
Iluminación eólica-solar
En varias partes de China e India, hay torres de iluminación con combinaciones de paneles solares y turbinas eólicas en la parte superior. Esto permite que el espacio ya utilizado para iluminación se aproveche de manera más eficiente con dos unidades de producción de energía complementarias. Los modelos más comunes utilizan turbinas eólicas de eje horizontal, pero ahora están apareciendo modelos con turbinas eólicas de eje vertical, utilizando un sistema Savonius retorcido de forma helicoidal .
Paneles solares en turbinas
Se probaron los paneles solares en las turbinas eólicas ya existentes , pero producían rayos de luz cegadores que representaban una amenaza para los aviones . Una solución fue producir paneles solares tintados que no reflejaran tanta luz. Otro diseño propuesto fue tener una turbina eólica de eje vertical recubierta de células solares que puedan absorber la luz solar desde cualquier ángulo. [51]
Ver también
- Poder híbrido
- Sistema híbrido de energía renovable
- Sistema de energía híbrida solar
- Sistema de energía autónomo
Referencias
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enlaces externos
- HAMILTON SPECTATOR: integración de la tecnología de celdas de combustible en la estructura de la turbina eólica que puede producir hidrógeno y oxígeno criocomprimidos que se almacenan en el lugar y se utilizan para generar energía eléctrica cuando no hay viento.
- Asociación Internacional para la Energía del Hidrógeno
- Asociación Europea de Hidrógeno
- RES2H2
- Hidrógeno eólico NREL
- Plataforma de energía "Renovables y Minería"