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El impulso solar de Hawái pone a prueba la red
La perspectiva de energía más barata y libre de petróleo ha atraído a los Cooperativa de servicios públicos de la isla de Kauai (KIUC) para quintuplicar la capacidad solar a escala de servicios públicos durante el año pasado, construyendo dos conjuntos fotovoltaicos de 12 megavatios. Estas instalaciones son las más grandes y contribuyen de manera significativa al suministro de energía pico de 78 megavatios de la isla. Cuando la segunda planta entre en funcionamiento este verano, la producción solar máxima en Kauai se acercará al 80 por ciento de la generación de energía en algunos días, según Brad Rockwell, gerente de suministro de energía de la empresa de servicios públicos.
Los contenedores de envío llenos de baterías de litio estabilizarán la red de Kauai cuando las nubes pasajeras interrumpan los flujos de energía de la granja solar más nueva de la isla.
Eso coloca a Kauai a la vanguardia de la penetración de la energía solar, y KIUC tiene moretones para demostrarlo. Las fluctuaciones de energía de una primera gran planta instalada en 2012 ya han quemado en gran medida las grandes baterías instaladas para evitar que la energía solar desestabilice la red de la isla.
Ahora KIUC está haciendo un segundo intento con las baterías y espera que la tecnología de almacenamiento de energía haya progresado lo suficiente como para evitar que se repitan los mismos problemas. El nuevo sistema, instalado junto a la granja solar que está a punto de completarse en la costa noreste de Kauai, es una de las primeras instalaciones comerciales de baterías de iones de litio a escala de red fabricadas por el gigante francés de las baterías. JUGO .
La naturaleza intermitente de las fuentes de energía renovable como la energía solar presenta una serie de desafíos para las empresas de servicios públicos, según el tamaño y el diseño de su red. La dificultad de Kauai es más aguda cuando las nubes se desplazan sobre una planta solar. Eso puede reducir la producción de energía de una planta entre un 70 y un 80 por ciento en menos de un minuto. Si la planta proporciona una parte sustancial de la energía de la red, esa rápida pérdida de energía puede hacer que la frecuencia de la corriente alterna de la red caiga muy por debajo de los 60 hercios, dañando el equipo del cliente o incluso provocando un apagón.
El primer sistema de almacenamiento de energía de Kauai, en la planta fotovoltaica de seis megavatios en Port Allen, en el lado oeste de Kauai, fue diseñado para mitigar tales caídas de frecuencia mediante la liberación de energía almacenada cuando la salida colapsaba. Pero cuando la planta se puso en marcha en diciembre de 2012, Rockwell y sus ingenieros descubrieron rápidamente que, como dice Rockwell, la batería no es lo que se esperaba.
La planta solar de Anahola está a punto de finalizar.
El sistema de $2 millones, diseñado y fabricado por Poder extremo de Lyle, Texas, tiene mucho músculo y libera hasta 4,5 megavatios en ráfagas rápidas. Lo que le falta es resistencia. Las caídas de frecuencia ocurrieron con más frecuencia de lo que esperaba KIUC y, en los días parcialmente nublados, la batería se quedó sin energía rápidamente.
Mientras tanto, el agotamiento de la carga día tras día degradó la capacidad de energía de las baterías. Si bien Xtreme Power las llamó baterías de plomo-ácido avanzadas porque inicialmente contenían más energía y potencia que sus predecesoras, sufren la misma sensibilidad a los ciclos repetidos asociados con las baterías de plomo-ácido. El sistema Xtreme Power fue diseñado para durar ocho años, pero a los dos años le queda muy poca capacidad, según KIUC.
Como resultado, KIUC ha tenido que pedir más a sus generadores diésel y de gasolina, mejorando su capacidad de aceleración durante las caídas de frecuencia. La fuerte rampa desgasta las máquinas, aumenta la contaminación del aire y niega algunos de los ahorros de petróleo prometidos por las plantas solares. Creo que hemos perdido un par de puntos porcentuales en eficiencia durante el último año, dice Rockwell. Los impactos de mantenimiento aún están por verse.
Una batería más grande y mejores controles de software podrían haber brindado mejores resultados con las baterías de plomo-ácido de Xtreme Power, dice John Jung, director ejecutivo de Verdulero , un proveedor de sistemas de almacenamiento con sede en Emeryville, California. Pero los problemas que encontró KIUC fueron compartidos por otros clientes de Xtreme Power, y Xtreme Power se declaró en bancarrota en enero de 2014. La empresa de almacenamiento de energía con sede en Berlín, Younicos, compró la empresa tres meses después, menos los activos de fabricación de baterías.
Las baterías de iones de litio, en las que KIUC está depositando ahora sus esperanzas, resisten mejor los ciclos que las baterías de plomo-ácido. John Cox, gerente de ingeniería de KIUC, dice que las baterías de iones de litio de SAFT están clasificadas para cuatro a seis veces más ciclos completos de carga y descarga que las de Xtreme Power.
Parches de nubes se desplazaron sobre Anahola a principios de este mes cuando visité el sitio de la próxima planta solar de KIUC, donde ya se encontraban ocho contenedores de envío de 22 pies de largo llenos de baterías de SAFT junto a los más de 57,000 paneles fotovoltaicos de la planta.
El sistema de $ 7 millones de SAFT puede entregar seis megavatios de energía de forma continua y hasta 12 megavatios en ráfagas cortas, lo que equivale a la salida máxima de la matriz de Anahola. Y SAFT afirma que puede absorber hasta 4,5 megavatios de forma continua.
La recarga debe ser lo suficientemente rápida para mantener la batería en funcionamiento todos los días con fluctuaciones de energía de no más de 1,2 megavatios por minuto, según Jim McDowall, gerente de desarrollo comercial de SAFT America, subsidiaria de SAFT con sede en Connecticut.
McDowall confía especialmente en la instalación de Anahola, que tiene una capacidad adicional de almacenamiento de energía por insistencia de KIUC. Es poco probable que esta capacidad adicional se desperdicie, dicen él y Rockwell. Permitirá que la batería de Anahola detenga parte de la caída de frecuencia causada por otras granjas solares de Kauai, aliviando la tensión en los generadores convencionales de KIUC. La capacidad de almacenamiento adicional en Anahola también podría ayudar a Rockwell a manejar un nuevo problema que espera enfrentar antes de fin de año: el exceso de generación de energía solar.
Después de que Anahola entre en funcionamiento, Rockwell espera que Kauai vea días en los que los cielos despejados den como resultado una generación solar más allá de lo que la red de KIUC puede transportar. En lugar de tirar el exceso, dice McDowall, KIUC podría usar el sistema de almacenamiento de batería Anahola para absorberlo y luego liberar esa energía después de que se ponga el sol.