Los proyectos fotovoltaicos se han desarrollado rápidamente en los últimos años, lo que ha liberado a las centrales eléctricas de combustible tradicionales y ha reducido la presión sobre las redes eléctricas públicas. La energía eólica y solar nos han traído una energía potente y casi eterna. Cómo almacenar, controlar y utilizar esta energía de forma flexible se ha convertido en la clave. Este artículo explicará las Sistema de almacenamiento de energía con volante de inercia (FESS). Podrá conocer su principio de funcionamiento, ventajas y desventajas Y la comparación con BESS en el artículo para ayudarle a elegir.
¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía mediante volante de inercia?
Un sistema de almacenamiento de energía en un volante de inercia es un dispositivo mecánico utilizado para almacenar energía a través del movimiento de rotación. Cuando se dispone de un exceso de electricidad, ésta se utiliza para acelerar un volante de inercia hasta una velocidad muy elevada. La energía se almacena como energía cinética y puede recuperarse frenando el volante, convirtiendo el movimiento de nuevo en electricidad.
¿Cómo funciona un sistema de almacenamiento de energía mediante volante de inercia?
Para entender cómo funciona un sistema de almacenamiento de energía en un volante de inercia, imagine a un patinador artístico realizando un giro. Cuando el patinador estira los brazos, gira más rápido, almacenando energía rotacional. Cuando extienden los brazos, el giro se ralentiza. El cuerpo de la patinadora es como el volante y su movimiento giratorio representa la energía almacenada.
En un sistema de almacenamiento de energía de volante de inercia, la energía eléctrica se utiliza para hacer girar un volante de inercia a velocidades increíblemente altas. El volante, fabricado con materiales duraderos como la fibra de carbono compuesta, almacena energía en forma de energía cinética rotacional. He aquí un desglose del proceso:
- Absorción de energía: Cuando hay un excedente de electricidad, como cuando la red está produciendo energía en exceso, el sistema utiliza ese exceso de energía para acelerar el volante de inercia. Esta energía se almacena como energía cinética, de forma parecida a como el patinador artístico acelera su giro tirando de sus brazos.
- Almacenamiento de energía: El volante sigue girando a gran velocidad, manteniendo la energía mientras la fricción y la resistencia sean mínimas. Cuanto más tiempo gira, más energía retiene, de forma similar a como el patinador retiene la energía de rotación mientras sigue girando.
- Liberación de energía: Cuando el sistema necesita energía -como durante un pico de demanda o una fluctuación de la red- se ralentiza la rotación del volante de inercia. El proceso de desaceleración del volante convierte la energía cinética almacenada de nuevo en electricidad, que puede inyectarse en la red o ser utilizada por otros dispositivos. Este proceso funciona de forma parecida a la del patinador artístico que suelta los brazos para desacelerar, transfiriendo esa energía a un nuevo movimiento.
En esencia, un volante de inercia almacena y libera energía igual que un patinador artístico que aprovecha y controla su impulso giratorio, ofreciendo un almacenamiento de energía rápido, eficaz y duradero.
Componentes de un sistema de almacenamiento de energía mediante volante de inercia
- Volante: El núcleo del sistema, fabricado normalmente con materiales compuestos, gira a velocidades muy elevadas.
- Motor/generador: Este componente acciona el volante de inercia y también convierte la energía cinética de nuevo en electricidad.
- Rodamientos: Los cojinetes avanzados ayudan a reducir la fricción, permitiendo que el volante mantenga su velocidad.
- Electrónica de potencia: Regulan el flujo de electricidad que entra y sale del sistema.
Ventajas de los sistemas de almacenamiento de energía con volante de inercia
Los sistemas de volante de inercia presentan varias ventajas, sobre todo en aplicaciones que requieren ciclos rápidos de carga y descarga.
- Carga/Descarga rápida: Los volantes de inercia pueden cargar y descargar electricidad mucho más rápido que las baterías tradicionales, lo que los hace ideales para equilibrar las redes eléctricas o gestionar las fluctuaciones a corto plazo de la demanda de energía.
- Larga vida útil: Al no intervenir reacciones químicas, los volantes de inercia pueden durar decenas de miles de ciclos, superando significativamente a las baterías en términos de longevidad.
- Alta eficacia: Los sistemas de volante de inercia son muy eficientes a la hora de almacenar y liberar energía, con una pérdida mínima de energía a lo largo del tiempo.
- Respetuoso con el medio ambiente: Dado que no hay productos químicos nocivos ni metales pesados implicados, los volantes de inercia se consideran una opción más ecológica en comparación con las baterías químicas.
Almacenamiento de energía en volantes de inercia frente al almacenamiento en baterías
Mientras que tanto el volante como sistemas de almacenamiento en batería sirven para el mismo propósito fundamental -almacenar energía para un uso posterior- sus tecnologías, características de rendimiento y escenarios de mejor uso son bastante diferentes.
| Característica | Almacenamiento de energía mediante volante de inercia | Almacenamiento de energía en baterías |
| Mecanismo de almacenamiento de energía | Energía cinética mediante volante giratorio | Reacciones químicas en el interior de las pilas |
| Tiempo de carga/descarga | Muy rápido, normalmente menos de 10 segundos | Más lento, suele tardar de minutos a horas |
| Eficiencia | Alta, con mínima pérdida de energía | Bueno, pero pierde algo de energía con el tiempo |
| Vida útil | Decenas de miles de ciclos | Generalmente más cortos, alrededor de 3.000-5.000 ciclos |
| Impacto medioambiental | Bajo impacto, sin materiales peligrosos | Posibles problemas medioambientales (por ejemplo, la extracción de litio) |
| Coste | Mayor desembolso inicial, pero ahorro a largo plazo | Más asequible de entrada, pero menor vida útil y mayores costes de mantenimiento |
¿Cuáles son las principales diferencias entre el volante de inercia y el almacenamiento de energía en batería?
- Medio de almacenamiento: Los volantes almacenan la energía en forma de energía cinética, mientras que las baterías la almacenan químicamente.
- Eficiencia energética: Los sistemas de volante de inercia suelen ofrecer una mayor eficiencia en términos de recuperación y descarga de energía.
- Vida útil: Los volantes de inercia tienden a durar mucho más que las baterías, especialmente para aplicaciones de ciclos altos.
- Idoneidad para las necesidades energéticas a corto plazo: Los volantes de inercia son excelentes para gestionar picos de energía o desequilibrios a corto plazo, mientras que las baterías suelen ser mejores para el almacenamiento a largo plazo.
¿Qué es mejor: ¿El volante de inercia o la batería de almacenamiento de energía?
Ambas tecnologías tienen sus méritos, pero la elección entre un volante de inercia o un sistema de almacenamiento de energía con batería depende en gran medida de sus necesidades:
- Sistemas de volante son más adecuados para aplicaciones que requieren ráfagas rápidas de energía, como la estabilización de la red eléctrica, la regulación de la frecuencia y la energía de reserva para infraestructuras críticas.
- Almacenamiento de baterías suele ser una mejor opción para el almacenamiento de energía a largo plazo, como para los sistemas de energía renovable (solar o eólica) o almacenamiento de energía en el hogar.
Estado actual y futuro del almacenamiento de energía en volantes de inercia
La tecnología de los volantes de inercia está evolucionando, y varios países, entre ellos China, lideran las instalaciones de volantes de inercia a gran escala. En 2022, China presentó su primer sistema propio de almacenamiento con volante de inercia a escala de megavatios, marcando un hito importante en el desarrollo de esta tecnología.
A medida que la tecnología madura, se espera que los sistemas de volante de inercia desempeñen un papel clave en el equilibrio del suministro eléctrico y la integración de las fuentes de energía renovables en la red. Con la disminución de los costes, el aumento de la eficiencia y la ampliación de las aplicaciones, el futuro del almacenamiento de energía mediante volantes de inercia parece prometedor.
Conclusión
Los sistemas de almacenamiento de energía con volante de inercia ofrecen una alternativa única y eficaz a los sistemas tradicionales de baterías, con ventajas en velocidad, vida útil e impacto medioambiental. Aunque el almacenamiento en baterías sigue siendo la opción dominante para el almacenamiento de energía a largo plazo, los sistemas de volante de inercia son muy adecuados para aplicaciones que requieren una rápida liberación de energía y ciclos frecuentes. A medida que la tecnología siga mejorando, el almacenamiento de energía mediante volantes de inercia puede convertirse en un componente crucial en el panorama energético, ayudando a sostener una red eléctrica más sostenible y resistente.
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