¿Alguna vez te han dicho que puedes almacenar cómodamente la energía solar? Hay alrededor de 6 tipos diferentes de sistemas de almacenamiento de energía solar que puede adoptar a su conveniencia. Este artículo ha sido creado para ilustrarte sobre ellos.
El almacenamiento de energía es uno de los hermosos e intrigantes inventos de la humanidad. Es uno de los pocos beneficios que la tierra ha recibido de nuestras actividades. Los sistemas de almacenamiento de energía solar hacen que el uso de la energía solar sea más atractivo. Dado que el sol produce radiación en horas que es suficiente para satisfacer nuestras demandas anuales de energía, se puede almacenar energía adicional para usarla cuando no hay luz solar.
Como propietario de una casa que tiene paneles solares, tiene opciones que se han dado en este artículo como formas de almacenar energía solar. Estas opciones incluyen el uso de turbinas, almacenamiento de energía fuera de la red, almacenamiento en la red, producción de combustibles solares y estanques solares.
Además del beneficio de tener energía de respaldo en caso de un corte de energía de la red de servicios públicos, la aplicación de cualquiera de los tipos de sistemas de almacenamiento solar lo ayuda a aprovechar las tarifas de tiempo de uso (TOU). Las tarifas TOU son las empresas de la red de servicios públicos del período que cobran más por la electricidad debido a la alta demanda de energía en la red durante esos períodos.
Índice del contenido
Acerca de los sistemas de almacenamiento de energía solar
Generalmente, los sistemas de almacenamiento de energía se implementan para capturar electricidad, almacenarla como energía química, mecánica o térmica y liberarla como energía eléctrica cuando sea necesario. El almacenamiento de energía ahorra el exceso de energía generada durante los períodos pico para su uso futuro.
Se pueden adoptar diferentes tipos de sistemas de almacenamiento de energía solar para tener energía de respaldo cuando la red falla y para reducir la cantidad de dinero que se gasta en las facturas de electricidad.
Cómo se construyen los sistemas de almacenamiento de energía solar
Antes de ver cómo se construyen los sistemas de almacenamiento de energía solar, debemos analizar brevemente las formas generales en que se puede almacenar la energía renovable. La energía renovable se puede almacenar química y mecánicamente. El almacenamiento se basa en algunos principios físicos de la materia.
El primer principio sobre el que se construyen los sistemas de almacenamiento de energía solar es el del cambio de temperatura en el material al calentarlo o enfriarlo. La materia experimenta un calentamiento masivo, donde el valor de la energía almacenada es proporcional a la capacidad calorífica específica del material utilizado. Esto conduce a un fenómeno denominado calentamiento sensible.
El segundo principio sobre el que se pueden construir los sistemas de almacenamiento solar es que la materia sea capaz de absorber o liberar calor latente en la transición de fase. Si una determinada transición de fase va acompañada de absorción de calor, el proceso inverso liberará la misma cantidad de calor, por lo que la energía se puede almacenar mientras se mantenga una determinada fase de la materia.
El tercero se basa en reacciones químicas. Aquí, la energía crea compuestos químicos con enlaces químicos de alta energía, que luego liberan su energía al interrumpirse.
La energía se puede almacenar mediante la formación de enlaces químicos débiles, como la fisisorción de moléculas de agua en gel de sílice. La energía también se puede almacenar mediante la formación de enlaces más fuertes, como la oxidación del silicio en óxido de silicio (quimisorción). La densidad de energía es más baja en los materiales que almacenan energía química debido a la fisisorción y más alta en aquellos que almacenan energía química a través de la quimisorción. La capacidad de almacenamiento del sistema de almacenamiento será equivalente al calor consumido o energía libre de la reacción.
El cuarto principio que se puede utilizar para los sistemas de almacenamiento solar es el de la disociación de pares electrón-hueco en dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica como las baterías. Los fotones pueden capturarse directamente del sol y almacenarse en estas baterías.
Algunos de estos principios guían la construcción de varios tipos de sistemas de almacenamiento de energía solar.
6 tipos de sistemas de almacenamiento de energía solar
Los tipos de sistemas de almacenamiento de energía solar son:
- Sistema de almacenamiento solar fuera de la red/Uso de baterías
- Sistema de almacenamiento solar en red
- Sistemas híbridos de almacenamiento solar
- Combustibles solares
- Estanques solares
- Sistemas estratificados de almacenamiento de energía solar
1. Sistema de almacenamiento solar fuera de la red/Uso de baterías
Quienes utilizan este tipo de sistema de almacenamiento solar no están conectados a la red de servicios públicos. Para usar un sistema fuera de la red, necesitará tener suficientes baterías para el almacenamiento. Su sistema solar también debe construirse de tal manera que su hogar tenga energía durante todo el año.
Las baterías se clasifican en los métodos químicos de almacenamiento de energía. Convierten la energía química en energía eléctrica. Esto es posible gracias a las celdas electroquímicas utilizadas en la producción de estas baterías.
Las celdas electroquímicas de las baterías son dos electrodos, un cátodo y un ánodo. Estas celdas también son conductoras eléctricas y están separadas por un separador. El separador en sí está hecho de
También en la batería se encuentra el electrolito (entre el cátodo y el ánodo) compuesto de iones. Estos iones reaccionan con los materiales conductores del cátodo y el ánodo. Esta reacción crea una corriente eléctrica en la batería.
Las baterías están hechas de diferentes materiales, vienen en diferentes tamaños y marcas. Según el material utilizado, tenemos
Las baterías de plomo-ácido son las baterías más antiguas y baratas utilizadas en el almacenamiento de energía solar. Sin embargo, tienen una baja profundidad de descarga, por lo que necesitan un reemplazo más rápido que otras baterías. Las baterías de iones de litio se utilizan mejor como tipos de sistemas de almacenamiento solar en viviendas residenciales. Son más caros pero tienen una vida útil más larga que sus contrapartes de plomo-ácido. También tienen una alta densidad de energía que les permite almacenar energía en espacios reducidos.
Las baterías de níquel-cadmio son las siguientes. Son comunes en proyectos energéticos a gran escala ya que soportan altas temperaturas. La toxicidad asociada con las baterías de Ni-Cd y la dificultad en la eliminación del cadmio es una limitación importante en el uso de baterías de Ni-Cd. Las baterías de flujo son las baterías más grandes y caras. Son los mejores para una instalación a gran escala. Tienen una baja capacidad de almacenamiento y tasa de carga-descarga.
2. Sistema de almacenamiento solar en red
Los sistemas de almacenamiento On-Grid también se conocen como sistemas conectados a la red. Este sistema utiliza un inversor conectado a la red estándar y no tiene almacenamiento de batería. Como propietario de una vivienda que utiliza energía solar, puede almacenar algo de energía en la red de servicios públicos. El exceso de energía solar generada en su hogar se puede exportar a cambio de algunos créditos o tarifas de alimentación (FiT).
Tarifas_de_alimentación_(FIT) son precios fijos de electricidad que recibirá por cada unidad de energía eléctrica que genere a partir de los paneles solares de su hogar y almacene en la red pública de servicios públicos.
Para un cliente que usa este sistema conectado a la red, cuando los paneles solares producen más de lo que usan, puede devolver la energía a la red. Cuando su carga es más de lo que genera el sol, también se puede comprar energía adicional de la red de servicios públicos.
Antes de optar por este tipo de sistema de almacenamiento de energía solar, debe comprender que siempre que haya un apagón, sus paneles no le suministrarán electricidad. Esto es por razones de seguridad porque los linieros que trabajan en las líneas eléctricas necesitan saber que no hay ninguna fuente que alimente la red. Esto simplemente implica que no puede darse el lujo de disfrutar de algo de energía durante un apagón.
Este tipo de sistema de almacenamiento de energía solar es perfecto para usted si desea reducir su factura de energía y beneficiarse de los incentivos solares.
3. Sistemas híbridos de almacenamiento solar
Un sistema de energía híbrido es aquel en el que se utiliza una combinación de dos o más sistemas de energía para la producción de energía. Esto podría ser una combinación de tecnología solar y turbina eólica para la producción de energía.
El sistema de almacenamiento solar híbrido puede ser una combinación de baterías de almacenamiento solar y la red de servicios públicos. Cuando se utiliza este tipo de sistema de almacenamiento solar, la energía solar generada se almacena en baterías mientras el cliente hace uso del servicio público. Cuando se agota la energía de las baterías, puede cambiar cómodamente a la red pública. Por otro lado, cuando hay un corte de energía de la red de servicios públicos, también puede cambiar a sus baterías.
4. Combustibles solares
Este tipo de sistema de almacenamiento de energía solar es todavía un trabajo en progreso. Actualmente no es muy común en el mercado de energía comercial. Los combustibles solares son sustancias químicas sintéticas como el hidrógeno, el amoníaco y la hidracina que se producen y almacenan durante períodos en los que no hay luz solar.
La producción de combustibles solares puede ser a partir de la electricidad de los paneles solares (electroquímicamente), del calor térmico generado a partir de energía solar concentrada (termoquímicamente), de la fotosíntesis artificial (fotobiológica) o de fotones (fotoquímicamente). Todos estos funcionan impulsando algunas reacciones químicas que translúcen la energía solar en energía química.
Los combustibles solares también se pueden producir directa o indirectamente. Los procesos directos producen combustibles solares a partir de la luz solar sin conversión de energía intermedia. Los procesos indirectos primero convierten la energía solar en otra forma de energía (biomasa o electricidad) y esta energía se utiliza posteriormente para producir un combustible.
Durante la conversión de energía, se pierde cierta cantidad de energía. Esta es la razón por la cual los procesos indirectos son menos eficientes que los procesos directos. Sin embargo, los procesos indirectos son más fáciles de implementar. Los científicos están llevando a cabo más investigaciones sobre cómo mejorar los procesos directos para la producción de combustibles solares.
Los combustibles solares se pueden almacenar el mayor tiempo posible. También se pueden transportar de un lugar a otro, a cualquier lugar, lo que los convierte en un recurso valioso y flexible para una red de energía eléctrica más confiable.
5. Sistema de almacenamiento de energía solar estratificado
La energía solar se puede aprovechar y utilizar de dos maneras; usando células fotovoltaicas y usando CSP. El sistema de almacenamiento de energía estratificado funciona con CSP. Implica el almacenamiento de energía solar como energía térmica que se puede convertir en electricidad cuando sea necesario.
Aquí, los tanques de almacenamiento de agua caliente, también conocidos como cilindros de agua caliente, tanques de almacenamiento de calor o tanques de almacenamiento térmico, se utilizan para almacenar agua para la calefacción de espacios o para fines domésticos.
El agua caliente se almacena en un depósito aislado durante el tiempo que. Si la energía se va a utilizar para generar electricidad, el calor se utiliza para hervir agua y el vapor resultante impulsa una turbina que genera electricidad.
6. Estanques solares
Los estanques solares también funcionan con sistemas de Concentración de Energía Solar Térmica.
Un estanque solar es un cuerpo de agua que recoge y almacena energía solar en forma de calor. Su principio de funcionamiento es el inverso de la convección natural. Naturalmente, cuando la luz del sol incide en un estanque salino, primero calienta el agua en el fondo del estanque. Esta agua se vuelve menos densa y por convección sus moléculas suben a la superficie.
En los estanques solares, ocurre lo contrario. Los estanques están construidos para impedir la convección. El estanque recibe sal en cantidad suficiente para saturar completamente el agua del fondo. Cuando el agua se calienta, como de costumbre, el agua altamente salina y más caliente no se mezcla completamente con el agua menos salina y más fría en la superficie.
La mezcla es suave y la convección ocurre por separado en el agua superior e inferior. Este efecto reduce considerablemente la pérdida de calor. El agua más salina puede calentar hasta 90 ℃ mientras que la parte superior mantiene la temperatura tan baja como 30 ℃
Posteriormente, el agua caliente más salina se puede canalizar a una turbina que gira para generar electricidad cuando la demanda es alta.
Preguntas Frecuentes
¿Cuántos sistemas de almacenamiento de energía solar hay?
Los sistemas de almacenamiento de energía solar no se limitan a los cinco discutidos en este artículo. Hay un buen número de ellos, la mayoría de los cuales aún se están desarrollando. Este artículo explica los que son comunes en el mercado de energía comercial.
¿Cuál es la mejor manera de almacenar energía solar?
No hay mejor manera de almacenar energía solar. Su elección de un tipo particular de sistema de almacenamiento de energía solar debe guiarse por sus necesidades, presupuesto y ubicación. Para edificios ubicados lejos de la red pública, los sistemas de almacenamiento fuera de la red serán adecuados. Los edificios que ya están conectados a la red pero necesitan energía de respaldo requerirán un sistema de almacenamiento híbrido.
¿Vale la pena el almacenamiento de baterías solares?
Sí lo son. Las baterías pueden mantenerlo funcionando durante un corte de energía de la red de servicios públicos. Dependiendo de su presupuesto, puede comprar baterías que tienen una vida útil de hasta 7 años.
¿Cuánto tiempo se puede almacenar la energía solar?
Los sistemas de almacenamiento tienen diferentes capacidades de energía y potencia. La capacidad de energía (medida en kilovatios por hora) es la cantidad de energía que se puede almacenar, mientras que la capacidad de energía (medida en kilovatios) es la cantidad de energía que se puede liberar en cualquier momento. Esto determina cuánto tiempo puede funcionar un sistema de almacenamiento cuando alimenta la carga.
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