Dynamic sizing of energy storage for hedging wind power forecast uncertainty
En condiciones del mercado donde se penalizan a los programas responsables por alteraciones en las ofertas pactadas, el almacenamiento es una alternativa para compensar los desequilibrios inducidos por la predicción limitada de la energía eólica. La capacidad de almacenamiento energético necesaria para llevar a cabo esta tarea variará entre los plazos de entrega, de acuerdo con la magnitud y la evolución de los errores de pronóstico en cada uno de ellos.En este documento se presenta una metodología para la evaluación de la capacidad de almacenamiento necesaria para cada plazo de entrega, basada en el grado de riesgo dispuesto a aceptar por el productor de energía. Este enfoque conduce a una evaluación dinámica de tal capacidad de almacenamiento para distintos plazos de entrega. En este contexto, el almacenamiento energético se emplea para cubrir los riesgos contra las penas impuestas por el mercado de regulación.La aplicación del algoritmo de los datos reales (mediciones y pronósticos) de la producción anual de un parque eólico muestra que puesta en práctica de un dimensionamiento dinámico diario del almacenamiento necesario provoca una reducción significativa de la capacidad de almacenamiento utilizada sin afectar de forma considerable las utilidades del productor.
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Energy storage options for improving wind power quality
La intermitencia del viento puede limitar en algunos casos la aplicabilidad de la energía eólica cuando se integra directamente a la red de distribución. Las tecnologías de almacenamiento pueden proporcionar una solución local, bien sea a través de un sistema de picos o aumentando la estabilidad temporal de la generación de energía.En este trabajo se investigaron las necesidades y las opciones del almacenamiento de sistema de picos con implementaciones prácticas en estudios de caso. Se demostró que un almacenamiento de 1 MWh por MW de energía eólica es suficiente para reducir el voltaje local en al menos 10% para redes débiles. Entre más débil sea la red, mayores son las influencias del almacenamiento en los voltajes de redes locales.
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Almacenamiento de energía por resortes radioidales de torsión a par constante
Por su importancia en el diseńo de máquinas, el problema del almacenamiento de energía ha sido estudiado desde hace siglos, desde varios puntos de vista. Existen numerosas soluciones, basadas en diferentes principios físicos. Sin embargo, todas tienen inconvenientes que las hacen inviables para determinadas aplicaciones en las que se requiere gran capacidad de almacenaje, par constante y bajo tiempo de respuesta, como por ejemplo el de aerogeneradores aislados de la red para la producción de hidrógeno en electrolizadores.Este documento muestra el desarrollo teórico de un sistema acumulador de energía de unos 350 Kwh de capacidad que salva dichos inconvenientes, con base en resortes mecánicos de torsión de materiales compuestos que proporcionan un par constante a lo largo de un intervalo de deformaciones muy amplio, de modo que cuentan con una gran capacidad de almacenamiento y evitan los problemas de otros sistemas. Además, por ser el almacenamiento mecánico y el resorte de una rigidez elevada, se garantiza una rápida respuesta ante transitorios.
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Generación eoloeléctrica con almacenamiento de hidrógeno
El objetivo principal de esta investigación es la evaluación de un sistema de energía híbrido en tres localidades diferentes en México. El sistema híbrido, conformado por un aerogenerador y un sistema de celda de combustible, debe ser capaz de satisfacer de manera autónoma e ininterrumpida una carga eléctrica que no está interconectada a la red.La investigación se enfocó en el estudio de un sistema de energía híbrido formado por un generador eoloeléctrico, un electrolizador, un sistema de almacenamiento de hidrógeno y un sistema de celda de combustible. Se establecieron los parámetros de funcionamiento del sistema, las características de cada uno de los principales componentes del sistema, la estimación del desempeño del sistema híbrido bajo diferentes escenarios y se estimó el costo nivelado de producción de electricidad bajo condiciones de demanda eléctrica específica. Para ello, se estableció un método para determinar la potencia nominal de los diversos integrantes del sistema con la finalidad de determinar la configuración óptima del sistema para satisfacer dicha carga eléctrica.El análisis del sistema híbrido se realizó a través del programa de cómputo Simulink de MATLAB, el cual permitió organizar los diferentes componentes del sistema híbrido en subsistemas individuales y su posterior integración. Igualmente, se presenta el estudio del costo nivelado de producción de energía eléctrica del sistema híbrido para cada uno de las localidades en que fue evaluado.
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Generación eoloeléctrica con almacenamiento de hidrógeno
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New method for stabilization of wind power generation using energy storage technology
Este documento propone una nueva tecnología de almacenamiento para compensar la operación inestable de las turbinas eólicas. Se basa en un buffer de hidrógeno que acumular la energía en exceso de las turbinas y la transfiere al enlace de corriente directa del convertidor de estas. Como todos los componentes del buffer de hidrógeno están conectados al enlace de corriente directa, existen tres etapas.La primera de ellas es la producción de hidrógeno, la cual tiene lugar con la ayuda de la electrólisis de agua en periodos de exceso de energía; la interfase se lleva a cabo con los componentes eléctricos, tales como el convertidor DC/DC con el transformador de aislamiento. La segunda etapa es el almacenamiento y el envío de hidrógeno: el gas producido se acumula en un tanque local o en un almacenamiento industrial de gas y se puede mezclar con gas natural y distribuir por los gasoductos. La tercera etapa es la producción de electricidad a partir de la energía almacenada cuando haya ausencia de viento o sople débilmente.
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Wind and pumped-hydro power storage , determining optimal commitment policies with knowledge gradient non-parametric estimation
Este documento examina el potencial del almacenamiento eólico y hidroeléctrico por bombeo como forma de acumular de forma efectiva el exceso de energía eólica a través de la energía potencial gravitatoria del agua acopiada. Empleando dos reservorios con elevaciones distintas, el almacenamiento por bombeo acumula la electricidad usando el exceso de energía eólica durante los periodos de baja demanda desde el reservorio de menor altura al de mayor. Durante el tiempo que la demanda es alta o que la generación eólica es incapaz de cumplir con los requerimientos energéticos, se libera el agua del reservorio de mayor altura al de menor para producir energía que compense el desbalance de la red.Tomando en cuenta la incertidumbre en los precios de los mercados de electricidad, el pronóstico eólico y la precipitación, esta investigación propone políticas para hacer óptimos los compromisos energéticos para el mercado diario asociando el almacenamiento eólico y de bombeo. Usando técnicas de aprendizaje, gradientes de conocimiento con estimadores no paramétricos, se optimizan estas políticas para descubrir la mejor estrategia que permita cumplir con los compromisos adquiridos para maximizar las utilidades anuales de operación.
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Transient modeling and simulation of wind turbine generator and storage systems
Aunque varios aspectos de la integración eólica están relacionados con dinámica de largo plazo, los modelos de transición exactos se están volviendo importantes para prueba de controles, estudió de dinámica de corto plazo y validación de modelos de orden reducido. Además, tales modelos son necesarios para investigar cómo podrían mitigarse algunas de las características negativas de la energía eólica.En este documento se discute el desarrollo de modelos transitorios para turbinas de viento y diversas tecnologías de almacenamiento prometedoras. Se presentan modelos detallados de las turbinas eólicas más comunes, junto con un modelo de batería de flujo redox de vanadio. Asimismo, se muestra la operación tanto en condiciones normales como en respuesta al fenómeno transitorio.
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Design, construction and testing of an ocean renewable energy storage scaled prototype
Los recursos de energía renovable han aumentado los costos de integración a la red y causan una carga creciente sobre la capacidad de generación de respuesta rápida debido a su naturaleza intermitente. El almacenamiento energético tiene el potencia de reducir esa intermitencia. Como las energías renovables aumentan su contribución a la red, su almacenamiento adquirirá una creciente importancia.Un concepto de una nueva forma de almacenamiento de hidrobombeo llamado el proyecto Ocean Renewable Energy Storage ORES está siendo desarrollado por el Precision Engineering Research Group del Massachusetts Institute of Technology MIT (Cambridge, MA, Estados Unidos). Se crearon grandes esferas huecas de concreto ajustadas a una turbo-bomba reversible y se colocaron en el fondo oceánico. Luego, se permitió que el agua fluyera por la turbina hacia la esfera para producir energía, la cual se almacenó en el dispositivo al accionar la turbina hacia atrás y evacuar la esfera.En este documento se presenta el primer prototipo de este concepto. Se diseño, se construyó y puso a prueba un diseño terrestre para demostrar su habilidad para almacenar energía y ensayar la viabilidad de los métodos planeados. El dispositivo acumuló exitosamente 2Wh de energía, aunque su eficiencia del proceso de ida y vuelta se vio severamente afectado por la baja eficiencia del equipo de rotación.
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A novel design of wave energy harvest device with flywheel energy storage system
Este artículo describe un diseño novedoso de un dispositivo de recolección de energía undimotriz a partir de un sistema de almacenamiento de energía tipo volante (flywheel energy storage system) para producir una generación incrementada de energía. La boya se amarró al lecho océanico por medio de un cable. Cuando la boya es empujada de manera vertical por las olas, el cable produce la rotación de una polea que acciona a su vez el rotor de un generador a bordo. Un trinquete que se encuentra dentro de la polea permite que el rotor gire únicamente en una dirección. Para prevenir desde el principio tensiones considerables sobre el cable debido al torque inverso del generador, se emplea un sistema de almacenamiento de energía tipo volante.Cuando las olas incidentales empujan la boya en dirección vertical, se remueve la carga eléctrica del generador y, de esta forma, se almacena toda la energía extraída por la boya en el sistema tipo volante; en consecuencia, la boya está menos sometida a tensiones altas y es capaz de seguir de cerca el movimiento de las olas, aun cuando utilice un generador grande con un coeficiente alto de torque inverso.En este documento se discute el desarrollo de modelos transitorios para turbinas de viento y diversas tecnologías de almacenamiento prometedoras. Se presentan modelos detallados de las turbinas eólicas más comunes, junto con un modelo de batería de flujo redox de vanadio. Asimismo, se muestra la operación tanto en condiciones normales como en respuesta al fenómeno transitorio.
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A novel design of wave energy harvest device with flywheel energy storage system
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Applications of supercapacitor energy storage for a wave energy converter system
Aunque la energía undimotriz es una fuente energía renovable muy prometedora, su tecnología aún se encuentra en la infancia y la industria que la produce aún depende en gran mediad de incentivos y financiamiento gubernamental. A medida que los convertidores de energía undimotriz (wave energy converters, WEC) continúan con su desarrollo, se examina de forma constante la mejora de su desempeño a través de diversas opciones de almacenamiento energético.Este documento describe las aplicaciones de un sistema de almacenamiento de energía basado en supercapacitores en un WEC offshore a gran escala conectado a la red. Se estudia la minimización de las fluctuaciones de la energía producida, las secuencias de inicio para la maquinaria y la capacidad LVRT (low-voltage ride-through). Se coloca una gran atención en asegurar un tiempo de vida del componente mayor que el periodo de mantenimiento del WEC. La investigación se basó en una boya BBDB (backward-bent duct buoy) y una columna de agua oscilante (oscillating water column, OWC) que utilizan una turbina Wells conectada a una máquina síncrona de imanes permanentes (permanent-magnet synchronous machine, PMSM) como toma de fuerza (power take-off). Se modeló todo el sistema en Simulink utilizando datos reales.
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Applications of supercapacitor energy storage for a wave energy converter system