Almacenamiento de energía para prototipos undimotrices y mareomotrices

Mientras que los convertidores de energía de onda (WEC) aún se están desarrollando, es importante contar con otras fuentes de energía/energía además de la toma de fuerza principal (PTO) del dispositivo, ej. Placas fotovoltaicos a bordo y pequeñas turbinas eólicas. Los servicios de suavizado de potencia de salida y de red son a menudo un punto clave en documentos que examinan soluciones de almacenamiento de energía para convertidores de olas y mareas.

Una filosofía de diseño recomendada de una toma de fuerza eléctrica en un WEC offshore incluye:

- Robustez: Esto implica absorber el costo de sobredimensionar componentes críticos ya que el costo de las fallas y la reparación es muy alto, especialmente durante las etapas de prueba de los prototipos a escala.

- Mantenibilidad: como demuestra la experiencia, los problemas y fallas son muy probables en un WEC o en convertidores de marea. A veces, también se necesita mantenimiento general. Se debe intentar la optimización del diseño para facilitar la reparación, la depuración y la resolución de problemas. Esto incluye el diseño modular, la provisión de componentes de repuesto y el control y revisión de software, así como el diseño detallado del software no solo en condiciones normales sino también en condiciones de error o falla.

- Uso: examina el proceso probable de puesta en marcha y trabajo posterior al despliegue por parte de cualquier personal. P.ej. El uso de conectores eléctricos que evitan la conexión incorrecta.

- Idoneidad ambiental: Protección de los componentes y/o sistema contra la entrada de agua de mar, sal pulverizada, alta humedad, condensación y temperaturas fluctuantes. Además, protección del medio ambiente de los componentes/sistemas.

- Seguridad: Reconocer el peligro asociado con el medio ambiente costa afuera y minimizar los riesgos primero para los humanos y segundo para el equipo.

Las lecciones de mantenimiento, instalación y uso en la prueba de un prototipo de WEC en el entorno offshore se resumen a continuación:

- Minimizar el trabajo que debe llevarse a cabo en el dispositivo costa afuera en lugar hacerlo en un taller sobre tierra. Como el espacio y el tiempo de trabajo a bordo son limitados, es muy difícil anticipar todas las herramientas y consumibles necesarios, y en el entorno flotante costa afuera, la coordinación mano-ojo sufre.

- La provisión de una conexión a la red eléctrica en tierra a un nivel de voltaje adecuado se debe considerar para los sitios de prueba de energía de las olas mar adentro.

Todo esto se combina para dar una indicación del costo total asociado con el sistema.

A continuación se examinarán algunos de estos problemas asociados con cada una de las tecnologías de almacenamiento de energía disponibles.

• A. batería de ácido-plomo

Las características de la batería de plomo ácido incluyen la batería de ácido de plomo regulado (VRLA) y la batería de estera de vidrio absorbido (AGM).

1) VRLA: los contenedores de células que forman la batería están sellados para evitar fugas y también hay una válvula de retención de alivio de presión. Esta válvula permite el escape seguro de hidrógeno y oxígeno que se forman durante la carga. Como estos gases son inflamables, a menudo se proporcionan autorizaciones y avisos de incendio.

2) Una batería AGM: en estas baterías selladas, el ácido se absorbe entre las placas positivas y negativas y se inmoviliza mediante una estera de fibra de vidrio. La batería AGM es una variante de la batería VRLA sellada.

Ventajas de la batería ácido-plomo:

- Tecnología validada.

- Partes mínimas.

- Carga y descarga a través de una gama de unidades estándar.

- Demostración Operación en un entorno de transporte con alta humedad, gran vibración y movimiento, en un rango de temperaturas, durante muchos años con muchos ciclos de carga/descarga, y capaz de proporcionar una gran potencia.

Desventajas de la batería de plomo-acido:

- No cuenta con energía y potencia densas como la tecnología de baterías de iones de litio.

- Preocupación por la seguridad del gas de hidrógeno que requiere espacios libres y ventilación. Aunque generalmente el hidrógeno producido permanecerá por debajo de la concentración inflamable, se elevará y se disipará a través de paredes y accesorios.

• B. Baterías de iones de litio

La instalación, puesta en servicio y funcionamiento de baterías de iones de litio, tiene algunas consideraciones importantes que se incluyen en manuales.

El funcionamiento por encima de 80°C o la operación de baterías defectuosas (por ejemplo, daños mecánicos sostenidos) incluye el peligro de explosión de las baterías de iones de litio y la descarga de electrolito líquido y gases que son inflamables. Los electrolitos y electrodos pueden reaccionar con agua y humedad. Entrar en contacto con los componentes de la batería puede representar un grave peligro para la salud y el medio ambiente. Por estas razones, se debe proporcionar protección física y ventilación adecuadas.

Ventajas de la batería de iones de lítio:

- La mayoría de la tecnología de batería de energía densa, y proporciona altas capacidades.

- Más ligera que las baterías de plomo-ácido.

- Buenos parámetros de ciclo de vida que se adaptan a los perfiles de carga solar fotovoltaica.

- La tecnología establecida se hizo popular en varias aplicaciones y disminuyó en costo de esta.

Desventajas de la batería de iones de lítio:

- Fallos ​​recientes donde las explosiones y derrames afectaron el desarrollo de prototipos.

- Aumento de las preocupaciones sobre la salud y el medio ambiente en comparación con las baterías de plomo-ácido, especialmente en un prototipo de sistema MRE que corre el riesgo de hundirse o de que los compartimientos internos se inunden.

- Mientras que las baterías de automóviles de iones de litio se están volviendo más populares, estas baterías de automóviles no son intercambiables para prototipos marinos.

- Costoso.

• Generadores diesel

Los generadores diesel en aplicaciones marinas offshore son una solución probada y robusta, un ejemplo del dispositivo utilizado es el motor diesel Kubota, modelo: V1903-EBG, clasificación: 16.4 kW. Si se coloca en alta mar en un dispositivo convertidor de energia marina, la operación remota del generador y las entradas del sensor de nivel al sistema de control incorporado podrían informar a los operadores remotos sobre los próximos requisitos de mantenimiento y los calendarios de recarga de diesel.

Ventajas de los generadores de motor diesel:

- Solución robusta probada en el entorno offshore.

- Combustible denso en energía.

Desventajas de los generadores de motores diesel:

- Contaminación y problemas ambientales.

- Ruido.

- Mayor mantenimiento y complejidad del sistema.

- Reabastecimiento de combustible: el equipo de energía debe reabastecerse conforme se usa, no hay opción de recargar sin intervención humana. Los sistemas de batería eólica/PV ofrecen un funcionamiento autónomo.