Estudio comparativo de tecnologías de almacenamiento energético y evaluación de su potencial para la integración de generación renovable en sistemas eléctricos aislados

Abstract

[ES] El desarrollo de este Trabajo Final de Máster tiene como objetivo principal evaluar el potencial de los sistemas de almacenamiento energético para la integración de generación renovable en los sistemas eléctricos de potencia, con especial énfasis en los sistemas aislados, en los cuales su implementación resulta especialmente interesante por sus particularidades. Mediante el desarrollo de la metodología se pretende demostrar la utilidad de los sistemas de almacenamiento para dotar de flexibilidad al sistema eléctrico y reducir su dependencia de los combustibles fósiles. En primer lugar, se ha realizado un análisis del estado actual de diversas tecnologías de almacenamiento energético, fundamentalmente aquellas enmarcadas en el campo del almacenamiento eléctrico. Se han evaluado sus características técnicas, grado de madurez y competitividad a nivel de costes. Así mismo, se han explorado las posibles aplicaciones y servicios que pueden prestar a todos los niveles del sistema eléctrico, para finalmente analizar la idoneidad de cada tecnología para la provisión de dichos servicios. En segundo lugar, se ha desarrollado una metodología que permita evaluar el impacto económico y medioambiental derivado de la implementación de sistemas de almacenamiento en sistemas aislados. La metodología pretende además ofrecer una herramienta que permita estimar la tecnología y capacidad de almacenamiento óptima para el sistema eléctrico estudiado, atendiendo a criterios económicos. Para el presente trabajo se ha aplicado la metodología para el sistema eléctrico de la isla de Menorca, ejemplo representativo de sistema aislado o semi-aislado con gran dependencia de productos derivados del petróleo para la generación de energía. Se ha elaborado el estudio considerando el contexto energético esperado para el año 2030, siguiendo las directrices plasmadas en la hoja de ruta planteada por el gobierno balear.

[CA] El desenvolupament d'aquest Treball Final de Màster té com a objectiu principal avaluar el potencial dels sistemes d'emmagatzematge energètic per a la integració de generació renovable en els sistemes elèctrics de potència, amb especial èmfasi en els sistemes aïllats, en els quals la seua implementació resulta especialment interessant per les seues particularitats. Mitjançant el desenvolupament de la metodologia es pretén demostrar la utilitat dels sistemes d'emmagatzematge per dotar de flexibilitat al sistema elèctric i reduir la seua dependència dels combustibles fòssils. En primer lloc, s'ha realitzat una anàlisi de l'estat actual de diverses tecnologies d'emmagatzematge energètic, fonamentalment aquelles emmarcades en el camp de l'emmagatzematge elèctric. S'han avaluat les seues característiques tècniques, grau de maduresa i competitivitat a nivell de costos. Així mateix, s'han explorat les possibles aplicacions i serveis que poden prestar a tots els nivells del sistema elèctric, per finalment analitzar la idoneïtat de cada tecnologia per a la provisió d'aquests serveis. En segon lloc, s'ha desenvolupat una metodologia que permeti avaluar l'impacte econòmic i mediambiental derivat de la implementació de sistemes d'emmagatzematge en sistemes aïllats. La metodologia pretén a més oferir una eina que permeti estimar la tecnologia i capacitat d'emmagatzematge òptima per al sistema elèctric estudiat, atenent a criteris econòmics. Per al present treball s'ha aplicat la metodologia per al sistema elèctric de l'illa de Menorca, exemple representatiu de sistema aïllat o semi-aïllat amb gran dependència de productes derivats del petroli per a la generació d'energia. S'ha elaborat l'estudi considerant el context energètic esperat per a l'any 2030, seguint les directrius plasmades en el full de ruta plantejada pel govern balear.

[CA] The main objective of this Master Thesis is to assess the potential impact of energy storage systems for the integration of renewable generation in electrical power systems, with special emphasis on isolated systems. The proposed methodology aims to demonstrate the utility of storage systems to provide flexibility to the electrical grid in order to reduce its dependence on fossil fuels. In the first place, an analysis of the current state of the different energy storage technologies has been performed, fundamentally for those in the electrical storage field, evaluating their technical characteristics, maturity and competitiveness. In addition, possible applications and services provided by storage systems at any scale have been explored, finally analyzing the suitability of each technology for the provision of such services. Secondly, a methodology has been developed to assess the economic and environmental impact derived from the implementation of storage systems in isolated systems. The methodology also intends to offer a tool that allows to estimate the optimal storage capacity and technology for the electrical system under study, according to economic criteria. As a case study, the proposed methodology has been implemented for the electrical system of the island of Menorca, in the Balearic archipelago, representative example of isolated system with great dependence on fossil fuel derived products for power generation. The study has been developed considering the expected energy context for the year 2030, following the guidelines provided by the Balearic government road map.