Componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías y sus funciones

Un sistema de almacenamiento en baterías consta de varias unidades, desde las baterías hasta los circuitos de supervisión y control. Aquí se explican los componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías. Utilícelo para entender qué hace cada pieza y cómo trabajan juntas para garantizar una instalación que funcione correctamente.

¿Cómo funciona un sistema de almacenamiento de energía en batería?

Un sistema de almacenamiento en batería utiliza dispositivos electroquímicos para almacenar energía eléctrica. Capta la energía en una reacción química reversible (carga) y la libera cuando la necesita (descarga).

La energía liberada alimenta un circuito externo o un equipo eléctrico, como las cargas eléctricas de una vivienda, un edificio comercial o la red de una compañía eléctrica.

Puedes utilizar varias fuentes de energía para cargar las baterías. Entre ellas están la red y fuentes renovables como la solar y la eólica. Los sistemas de energías renovables requieren más baterías de almacenamiento porque su generación de energía es intermitente.

Partes de un sistema de almacenamiento de energía en baterías
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Componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías

Como hemos visto, el funcionamiento de un sistema de almacenamiento de baterías, desde el proceso de carga hasta que se descarga para liberar la energía almacenada, depende del funcionamiento de varios componentes. Entre ellos se encuentran los siguientes:

  • Células de batería
  • Sistema de gestión de baterías
  • Sistema de conversión de energía
  • Sistema de gestión de la energía
  • Sistema de gestión térmica
  • Sistema de seguridad
  • Aparamenta y dispositivos de protección
  • Recinto
  • Sistema de comunicación

Pilas de batería

Se refiere a las unidades individuales que componen la batería. Combinadas y encerradas en un marco, varias celdas forman un módulo. En función de la capacidad necesaria, varios módulos se unen en pilas para formar un bastidor.

Las celdas de las baterías de almacenamiento pueden ser de distintos tipos, según los compuestos químicos del electrolito y los tipos de electrodos utilizados. Las opciones más populares son los sistemas de almacenamiento basados en iones de litio y plomo-ácido. Otras son las baterías de sodio-azufre y de flujo.

Sistema de gestión de baterías

Sistema de gestión de baterías

El sistema de gestión de baterías de almacenamiento de energía, BMS, consta de componentes electrónicos que controlan el estado de la batería en tiempo real. Comprueba la corriente, la tensión y otros parámetros de funcionamiento de la batería, como la temperatura y el estado de carga.

La función del sistema BMS es proteger las celdas de la batería de posibles daños. Por ejemplo, garantiza que el acumulador no se sobrecargue ni se descargue insuficientemente. También evita que las baterías se sobrecalienten equilibrando su funcionamiento y manteniéndolas dentro de unos niveles seguros.

Sistema de conversión de energía

Los sistemas de almacenamiento en baterías liberan energía en forma de corriente continua o continua. En la mayoría de las aplicaciones, la carga funciona con corriente alterna. Eso requiere un sistema de conversión, también abreviado PCS.

El dispositivo de conversión de potencia transforma la corriente continua en alterna. La CA es un tipo de corriente eléctrica más utilizable cuando se alimentan aparatos eléctricos o se estabiliza la salida a la red El PCS consiste principalmente en un dispositivo llamado inversor.

El inversor típico de un sistema de almacenamiento de energía utiliza una combinación de dispositivos eléctricos y electrónicos para garantizar una transformación fluida de la energía. También se conecta a otras partes del sistema BESS.

Sistema de gestión de la energía

Controlar el flujo de energía que entra y sale de la batería de almacenamiento es esencial para garantizar una utilización eficiente del sistema. Este control requiere un sistema de gestión de la energía, abreviado EMS.

El EMS regula el funcionamiento del inversor cuando convierte CC en CA, optimizando su rendimiento y el de todo el sistema. En otras palabras, estos componentes de un sistema de almacenamiento de energía en baterías garantizan que todo el sistema funcione como debe para producir la energía eléctrica necesaria.

Sistema de gestión térmica

Con la corriente circulando por sus circuitos, un sistema de almacenamiento de energía se calentará sin duda. Si el calentamiento no se controla, las temperaturas podrían alcanzar niveles peligrosos. También se reduciría la vida útil de la batería.

El sistema de gestión térmica refrigera el sistema de almacenamiento y garantiza que funcione a una temperatura segura. Incluye ventiladores y otros dispositivos o métodos de refrigeración, como refrigeración líquida y ventilación.

El tipo de sistema de gestión térmica del almacenamiento de energía en baterías que se utilice depende del tamaño de la instalación, la capacidad energética y otros factores como el tipo de batería.

Sistema de seguridad

A veces, los sistemas BMS y EMS no pueden contener los elevados niveles de temperatura. En tales situaciones, un sistema de extinción de incendios entra en acción para evitar que las llamas se propaguen.

El sistema de extinción de incendios puede basarse en diversas tecnologías para saber cuándo debe activarse. Las opciones estándar son detectores de humo, sensores de calor y detectores de gas especializados.

En algunas instalaciones, las medidas de seguridad incluyen alojar el almacén en una sala o recinto seguro y montar cámaras de CCTV. Estas medidas garantizan el funcionamiento seguro del sistema y evitan que personas no autorizadas manipulen su funcionamiento.

Aparamenta y dispositivos de protección

Aparamenta y dispositivos de protección

Toda instalación eléctrica debe contar con aparamenta y dispositivos de protección eléctrica. El sistema de almacenamiento no es una excepción. Estos componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías incluyen disyuntores, interruptores y equipos similares.

Los dispositivos de protección protegen el sistema de los fallos eléctricos, y varios tipos de aparamenta garantizan la seguridad de las conexiones y desconexiones. Estos componentes del BESS también ayudan a aislar el almacenamiento de la red cuando es necesario.

Algunos componentes de la aparamenta son manuales, mientras que otros son automáticos. Los dispositivos de conmutación automáticos eliminan los fallos eléctricos para proteger el sistema, mientras que los manuales permiten realizar tareas de mantenimiento y reparación.

Bastidores y armarios

Un sistema de almacenamiento de baterías consiste principalmente en un conjunto de baterías conectadas. Una vez instaladas, se colocan en bastidores para asegurarlas. Las baterías son de gran tamaño y se alojan en grandes armarios en un sistema de almacenamiento de energía de baterías industriales.

Los recintos de baterías de las grandes instalaciones suelen contar con sistemas de refrigeración. Esto se debe a que tales almacenamientos generan calor que, si no se controla, podría alcanzar niveles catastróficos.

Sistema de comunicación

Varios componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS), como el inversor, el BMS o el EMS, deben comunicarse para intercambiar información crítica.

También es posible que todo el BESS tenga que comunicarse con sistemas y equipos externos, como contadores y el sistema de control central.

Además de garantizar el buen funcionamiento de la instalación, el sistema de comunicación permite controlar todo el sistema o partes de él y ejecutar diversas funciones, como arrancar/parar, programar tareas y realizar diagnósticos.

Varios componentes facilitan este intercambio de información. Entre ellos figuran diversos circuitos, software y algoritmos de supervisión y control, y equipos inalámbricos.

Conclusión

Estos componentes de almacenamiento de energía de la batería garantizan que todo funcione de forma segura, óptima y dentro de los niveles preestablecidos. Y lo que es más importante, protegen su sistema de almacenamiento, alargando su vida útil. Como hemos visto, los componentes incluyen algoritmos específicos de la aplicación, circuitos electrónicos y equipos eléctricos o electrónicos.

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