SueloSolar
29-4-2015
Juan J. Alcolado
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Revolución en la integración de las renovables con Sistemas Flywheel para almacenar energía.

La solución a gran escala de la intermitencia en las ERNC viene propiciada por baterías mecánicas que almacenan la energía cinética de una masa en rotación y permiten su conversión a eléctrica just-in-time.


Según vestigios arqueológicos, se remonta la tecnología Flywheel -volante de inercia- al menos a 3.500 Años A.C. de antigüedad, empleándose su principio en el torno de alfarería, que aprovechaba eficientemente la inercia de la rotación en la placa giratoria.

En la Revolución Industrial, James Watt contribuyó al desarrollo del volante inercial con la máquina de vapor y su contemporáneo James Pickard también lo utiliza combinado con una manivela para transformar movimiento alternativo en movimiento rotativo.

Más recientemente, durante la década de los 50 del pasado siglo, el concepto de vehículos dotados de acumulador mediante volante fue desarrollado y llevado a buen término por Oerlikon (Suiza), con la intención de crear una alternativa a los autobuses de batería eléctrica: los gyrobuses.

El Gyrobus tenía algunos inconvenientes, ya que necesitaba volantes inerciales de 3 toneladas de peso y poca autonomía, pues debían "recargarse" durante unos minutos cada 4 ó 5 km, en unos postes eléctricos situados para ese fin, o bien llevar un motor de explosión que sólo se utilizaba para aportar el primer impulso cinético de arranque.

Gyrobus

Un tipo volante de inercia empleado en la actualidad lo constituyen  las ruedas de reacción para el impulso y orientación en satélites sin cohetes propulsores.

La utilización de sistemas Flywheel para almacenamiento a gran escala afrontaba los retos de acumulación a más largo plazo e ingentes requerimientos de capacidad. La dificultad deviene de las carácterísticas físicas del ingenio, cuya fuerza centrífuga provoca el aumento de la masa.

Sin embargo, modernas soluciones de levitación magnética para evitar el rozamiento y la utilización de materiales como la fibra de Carbono han propiciado la "reinvención de la rueda", posibilitando la efectiva y muy ventajosa utilización de sistemas Flywheel, al permitir velocidades hasta 50.000 r.p.m. y más de 175.000 ciclos completos de carga y descarga.

Esquema de volante con fibra de carbono
[ Esquema Flywheer de Beacon Power ]

En este momento, a nivel mundial se contabilizan 52 proyectos en funcionamiento, con capacidad de 972 MW.,  dedicados tanto como complemento en las redes eléctricas, como a ser base de microrredes que aseguran la capacidad para la generación con renovables.

Proyectos Flywheel


El salto cuantitativo en los avances lo representa el reciente proyecto Irish  para la creación en Irlanda del primer centro de servicio híbrido-Flywheel conectado a la Red en Europa, iniciativa del Departamento de Física y Energía en la Universidad de Limerick, con el apoyo de apoyo de la estadounidense Beacon Power, LLC y el soporte de la Unión Europea.

La planta, cuya finalización está prevista para 2017, cuenta con un potencial ilimitado para el almacenamiento y las ventajas de ser  fuente de energía '100% limpia" , sin uso directo de combustible, emisiones relacionadas ni consumo de agua.

C.E.R. -operador del Sistema de Transmisión Irlandesa - dentro de su programa "Smart Grid" considera el volante híbrido como innovación disruptiva con el potencial de revolucionar el mercado de los servicios del sistema eléctrico.

Frank Burke, Director Técnico de Irish company Schwungrad Energie indicaba que el sistema "Simplemente absorbe la energía, la almacena y está continuamente dispuesto a responder a cualquier requerimiento de la red para inyectar rápidamente energía ... No es una planta en el sentido convencional, pero funciona como un amortiguador y sistema de soporte de energía dinámica, absorbiendo y reinyectando pequeñas, pero altamente flexibles, cantidades de energía que permiten satisfacer los requisitos de la red ".

Este proyecto tiene el potencial para hacer frente a actuales problemas de funcionamiento que afrontan los sistemas de distribución eléctrica, incluyendo controles de tensión avanzados y la prestación de servicios de reservas para el sistema. Esto  proporciona una mayor flexibilidad a la red y facilita la integración de altos niveles de fuentes de energía renovables con generación intermitente.

Comparación con Baterías recargables químicas:

- Los Volantes no se ven afectados negativamente por los cambios de temperatura, pueden funcionar en un rango de temperaturas mucho más amplio.

-Son potencialmente menos perjudiciales para el medio ambiente, hechos en gran parte de materiales inertes o benignos. Otra ventaja de volantes es que por una simple medición de la velocidad de rotación es posible conocer la cantidad exacta de energía almacenada.

- Mientras que la vida útil de baterías baterías de polímero de iones está entorno a 36 meses, un volante potencialmente tiene un ciclo indefinido.
Volantes construídos como parte de las máquinas de vapor de James Watt han estado trabajando de forma continua durante más de doscientos años.

- La mayoría de las baterías modernas cuentan típicamente con un dispositivo de sellado que necesita un mínimo de mantenimiento a lo largo de su vida útil. Los Volantes magnéticos en contenedor de vacío no necesitan ningún tipo de mantenimiento del cojinete en cuanto a vida útil total y  capacidad de almacenamiento de energía.

- La disposición de las pilas puede ser diseñado para una amplia variedad de configuraciones, mientras que un volante de inercia debe ocupar una superficie cuadrada. Cuando el espacio es un obstáculo para la aplicación de almacenamiento de energía (por ejemplo, con los trenes en los túneles) el volante puede que no sea una solicitud válida.
 

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