1 -Joan-Ramon-Morante

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Zaragoza, marzo 2017 
 
 
“El almacenamiento de la electricidad” 
(una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio) 
Joan Ramón Morante 
IREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya 
 y 
 Universitat de Barcelona 
Zaragoza, marzo 2017 
Disponibilidad inmediata de energía 
¿Que implica? 
Zaragoza, marzo 2017 
Zaragoza, marzo 2017 
Zaragoza, marzo 2017 
 
Nueva cadena de valores eléctricos con almacenamiento de energía con una “sexta dimensión“ 
ALMACENAMIENTO 
DISTRIBUIDO DE ENERGIA 
INTEGRACION DE 
ENERGIA RENOVABABLES 
• servicios particularizados 
• precios particularizados 
• nuevas estrategias para servicios 
• servicios privatizados 
Gastos de generación de la energía: variable dependiendo 
del consumo 
Gastos de transporte y distribución: fijos a repartir 
Distributed Energy 
Storage Systems 
RENEWABLE 
ENERGY 
INTEGRATION 
Climatic change 
CO2 emissions 
Zaragoza, marzo 2017 
Las tecnologías de Almacenamiento ofrecen servicios a diferentes 
niveles 
•GENERACIÓN -
Suministro 
 
 Integración de Renovables 
 Peak shaving 
 Arbitraje de precios 
 Servicios auxiliares 
 Regulación de frecuencia 
 Reserva rodante 
 Gestión de costes de 
ciclado 
•T&D - Entrega 
 Aplazamiento de 
inversión en la red de 
T&D 
 Incremento del factor de 
carga en T&D 
 Extensión de la vida de 
componentes de la T&D 
 Fiabilidad 
 Arranque (desconexión) 
Calidad de Electricidad 
 Apoyo de voltaje 
 Gestión de la congestión 
 
USUARIO FINAL 
 
 Gestión energética 
comercial e industrial 
 Evitar apagones (SAI) 
 Reducción del coste de 
energía 
 Ahorro en costes 
 Gestión de energía a nive´l 
doméstico 
 Sistemas de apoyo 
ENERGY STORAGE 
 In front of an Intermittent and fluctuant renewable energies: 
ONE CHALLENGE: HOW STORE ENERGY? 
SOURCE: IREC 
Selected energy densities 
New Batteries? 
HOW PRODUCE SYNTHETIC FUELS OR ADDED VALUES CHEMICALS? 
Diferentes usos del almacenamiento de energía en la red 
dependiendo de la frecuencia y la duración 
Calidad de 
energía 
Regulación 
primaria 
Reserva de 
suministro de 
electricidad 
Desplazamiento 
de la demanda 
Logroño, octubre 2014 
Zaragoza, marzo 2017 
Zaragoza, marzo 2017 
Sistema hidráulico de 
bombeo en Aguayo 
Santander (Spain) 
 
Rango de Potencia: 100-5000 MW 
Rango de Energía: 1-24h 
Tiempo de repsuesta : s-min 
Densidad de Energía: 0,04Wh/l-
1,5Wh/l 
Autodescarga: 0%/day 
Temperatura de operación: >0ºC 
Eficiencia del ciclo completo75% 
VIda: 50-100 years 
Lundigton Pumped Storage Power Plant. 
Michigan (USA). 
Elevación 400 pies sobre el lago Michigan, 
0.04 Wh/l densidad de energia 
15.000MWh energía almacenada 
1872MW Potencia de salida (21,5 GW total 
US) 
Almacenamiento de Energía por Aire comprimido 
Huntorf, Alemania, KBB, E.ON 
Principio básico: Almacenar energía mecánicamente 
mediante la compresión del aire de la atmósfera, por 
ejemplo cavernas subterráneas. 
Capacidades en todo el mundo: 320 MW (Alemania), 110 MW 
(USA). 
Proyectos: USA, Italia, Japón, Israel, Corea, Sudáfrica Marruecos. 
Desarrollos en Europa 
 Cavernas subterráneas potenciales: Alemania, 
Dinamarca, España, Francia, Países Bajos, Portugal, Reino 
unido 
 I&D Adiabático CAES: ADELE proyecto (Alemania). 
Campos de investigación: 
 Identificación de nuevos países: En contenedores o en 
sistemas terrestres. (SSCAES) 
 Adiabático CAES (AA-CAES): demostración; bajo coste. 
 Compresión isotérmica (ciclo termodinámicamente 
reversible, eficiencia teórica de 100%): demostración ; Bajo coste 
Source: EC, JRC- SETIS, Technology Map (2011). 
Potencial de CAES , Calaminus (2007) 
Zaragoza, marzo 2017 
Metano sintetico 
biometano 
Zaragoza, marzo 2017 
Zaragoza, marzo 2017 
 - Ofrecer recarga de la batería durante almenos 4000 ciclos al 80% 
DOD (profundidad de descarga) en condiciones típicas de BEV 
durante entre 10 a 15 años, manteniendo densidades de energía 
de almenos 250 Wh/kg durante su tiempo de vida y permitiendo 
una reducción considerable del “efecto memoria” de la batería 
 
 - Alcanzar viabilidad económica y realizabilidad tecnológica de 
materiales avanzados 
 
 - Mejora de las capacidades de baterías producidas actualmente en 
la UE 
 
 - Uso de materiales sostenibles mediambientalmente y 
economicamente. 
Requerimientos de la Unión Europea para Baterías de 
Vehículos Eléctricos: 
From 2014 Total Battery Consulting, Inc. 
Sevilla, febrero 2016 
El precio oscila entre los 
10.000 y 15.000 $. 
Dos modelos, 7 kWh y otro 
de 15 kWh. 
Tesla ofrecerá facilidades de 
compra, una entrada de 
1.500 $ y 15 $ mensuales 
durante 20 años. 
Gracias a este alquiler el 
precio se reducirá 
dramáticamente. 
Baterias de flujo redox como una solución versátil al almacenamiento estacionario 
~ 10KWh 
BAPV + BIPV 
+ Other renewals sources 
CONCEPT: Energy Storage Smart 
System for End Users 
 
Grid Smart Metering 
E Storage 
Smart 
Power 
Electronic 
Conditioner 
http://www.volterion.com/eng-1/ 
Module for 2 kW Power 
Automatic optimization of self consumption 
complete process integration 
compact size 
Tanks/ housing / electrolyte custom designed 
Prototipos comerciales para almacenamiento estacionario y movilidad 
http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjO26H2tKbJAhXJvBoKHUaNAr8QjRwIBw&url=http://cleantechnica.com/2013/08/29/new-ge-flow-battery-aims-for-240-mile-ev-range/&bvm=bv.108194040,d.d2s&psig=AFQjCNHqZLVbdYoouxuuUDYzDGky17QXtA&ust=1448363564917415
Beyond Lithium-ion batteries: Baterías de flujo 
Beyond Lithium-ion batteries: Baterías de flujo 
PNNL 1.2-kW/1-kWh all-
vanadium redox flow 
battery. 
(a) Stack with balance of 
plant. 
(b) Stack 
The Isle of Gigha and the Application 
• Community owned Wind 
• Population ~150 
• Tourism, Farming, Brewing 
• Renewables potential 
• Sub-sea cable 
• One of the longest 11 kV feeders 
to mainland 
• Remote and wild 
The Isle of Gigha and the Application 
Current position: 
 
• New (4th) wind turbine installed - 
 exceeds T&D limits 
• 330 kW constrained to 225 kW at 0.85 p.f. 
• Line capacity upgrades not yet available 
• Lose 3 GWh over asset life 
 
Primary objective: 
• Constrained energy recovery with on- 
peak dispatch 
• Enhanced FIT benefit 
• Opportunity to increase RE generation by 
30% 
 
REDT 
Integration of 1 MW/5 MWh of flow battery system for 
load leveling and peak shaving at Sumitomo Yokohama Works. 
(Photo Sumitomo Electric Company. 
R. Darling et al. EES (2014) 
Fin de semana 
Intermedia 
Carga 
Punta 
Base 
Eólica 
Fotovoltaica 
Demanda 
Solar concentración 
Carga 
21% renovables 
EXCESO DE ENERGIA 
Consumo 
representativo en una 
semana 
60% renovables 
Energía eólica 
Energía solar 
Sin renovables 
ELECTRICIDAD GAS 
P2G ( Power to Gas): almacenamiento químico para utilizar 
 a) excedentes de producción de energía renovables 
 b) fuentes de carbono de origen biogénico 
c) P2L frente P2G 
 
eficiencia económica y energética 
Energía eléctrica a gas (P2G) con inyección en la red de gas es una de 
las mejores soluciones para tener capacidad de almacenamiento de 
larga duración 
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-
cube_GRTgaz.pdf 
 http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-
complete.pdf 
 
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-cube_GRTgaz.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-cube_GRTgaz.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/transition_energetique/documents/hydrogene_et_reseau_e-cube_GRTgaz.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdfhttp://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
http://www.grtgaz.com/fileadmin/engagements/documents/fr/Power-to-Gas-etude-ADEME-GRTgaz-GrDF-complete.pdf
Methanation: Solar Hydrogen +CO2 
Renewable energy +feed stocks (H2, CO2) 
100% 
Feed stocks managements 
95% Efficiency 95%; loss 5% 
Methanation 
76% Efficiency 80%; loss 19% 
Compressor, storage and CH4 pipe 
74,5% Efficiency 98,5%; loss 1.5% 
Gas transport (500Km) 
Efficiency 99,55%, loss 0,37% 
74,1% 
Methanation: Solar 
Hydrogen+CO2 
44 
Instalación de 
1 MWel 
Inyección de hasta 
200m3/h 
Producción de hasta 
25m3/h 
2017/2018 
Proyecto Jupiter 1000 
Planta en el puerto de Fos sur Mer cerca de 
Marsella (Francia) 
CO2 
CH4 
Audi g-tron 
CH4 
Power-to-gas: 
Linking of the electricity and mobility sector by Audi e-gas plant 
Function of the Audi e-gas Project 
 
electricity 
Electrolysis 
H2 
Methanation 
Gas power station 
Gas grid: 
CH4 = natural 
gas for 
heating, 
mobility, 
power 
generation 
CH4 = e-gas 
Strom 
Audi´s first plant: 
CO2 from residues based biogas plant 
 
CO2 
CO2 + CH4 
Gas-injection 
CH4 = Biomethan 
Fuente: ETOGAS, Audi 
Proyecto P2G de ETOGAS para AUDI en Werlte (Alemania): Planta de 6.3MWel 
Electrolyzer hall One of three 2MWel 
electrolyzers 
Methanation reactor 
Power-to-Gas: Audi e-gas plant in Werlte (Germany) 
biogas plant on the right, 330 Nm³/h of CO2 
Zaragoza, marzo 2017 
¿Cuanta electricidad se almacena en forma de calor como fuente distribuida? 
10000000 de hogares X 3.3KWX6horas/día X 300 días/año= 60 TWh año 
Zaragoza, marzo 2017 
Incertezas relacionadas con el futuro de la generación y demanda de la energía: 
En la evolución del sector de la potencia, nivel introducción de Renovables precio 
emisionesl CO2 , carga-base (nuclear) 
Efectividad en la gestión de la demanda en las curvas de demanda y la nivelación de 
los picos de consumo. Uso del exceso or surplus de energia. 
- La dificultad para evaluar los beneficios del almacenamiento debido a: 
El solapamiento de múltiples servicios debido al almacenamiento en diferentes 
niveles (generación, T&D, usuarios finales) 
La dificultad para evaluar un marco regulatorio común en los mercados de la EU 
dado la heterogenia de los Estados miembros. Falta de una regulación adaptada a la 
evolución de las nuevas tecnologías. 
Mercado y regulación 
CONCLUSION: CIENCIA Y TECNOLOGIA ESTAN 
CONTRIBUYENDO A INTRODUCIR MEJORAS 
PERO HAY QUE INSISTIR EN: 
1.-REGULACION 
2.-LEGISLACION 
3.-EFICIENCIA ECONOMICA 
4.-SOLIDARIDAD SOCIAL 
5.-ESTRATEGIA POLITICA 
ESTOS TEMAS DEBEN ACOMPAÑAR A LAS ACCIONES PARA 
DEMOCRATIZAR MAS LA ENERGIA 
 ASEGURAR ACCESO A LA ENERGIA ABUNDANTE Y BARATA 
 FACILITAR Y FAVORECER EL USO DE ENERGIAS RENOVABLES 
RESPECTABLES CON EL MEDIO AMBIENTE 
 CONSTRUIR UN FUTURO ENERGETICO EN BASE A LA EFICIENCIA. 
 
 
 
Zaragoza, marzo 2017 
Fondos: 
Gracias por su 
atención