Aplicaciones de almacenamiento de energía en edificios de la ciudad de Nueva York

Nueva York tiene un Estándar de Energía Limpia en todo el estado, que establece que el 50 % de la energía del estado debe generarse a partir de fuentes renovables para el año 2030. Sin embargo, hay un desafío clave involucrado: aunque los sistemas solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas brindan electricidad limpia y asequible , su producción no se puede ajustar para seguir el consumo. Por lo tanto, las empresas de servicios públicos ahora deben gestionar la variabilidad tanto en la generación como en el consumo.

El enfoque convencional ha sido complementar las fuentes de energía renovable variable (ERV) con tecnologías de generación que ofrecen una respuesta rápida, como las hidroeléctricas o las turbinas de gas. Sin embargo, la hidroelectricidad exige condiciones de sitio específicas, mientras que las turbinas de gas requieren un combustible fósil, que es precisamente lo que el estado de Nueva York quiere evitar. Otro problema con este enfoque es que la capacidad de generación y transmisión debe actualizarse constantemente para satisfacer un pico de demanda creciente, y las empresas de servicios públicos tienen que aumentar las tarifas de electricidad para recuperar estas inversiones.

El almacenamiento de energía ofrece un enfoque alternativo, ya que puede servir como un amortiguador que equilibra la generación variable y el consumo variable. Los sistemas de almacenamiento se pueden llenar con energía excedente de paneles solares y turbinas eólicas, o con electricidad de bajo costo de la propia red durante las horas de menor actividad. La energía almacenada se puede utilizar para mitigar los picos de demanda, lo que beneficia tanto a las empresas de servicios públicos como a sus clientes:

  • Los consumidores de energía evitan usar electricidad de la red durante las horas de mayor demanda, que es cuando el se cobran las tarifas de electricidad más altas. Por lo tanto, se incrementa el valor de la energía almacenada.
  • Las empresas de servicios públicos pueden evitar invertir en mejoras de la capacidad de la red y plantas de energía pico que solo operan unas pocas horas al día, generalmente alimentadas con gas natural.

Cómo los edificios de la ciudad de Nueva York pueden beneficiarse del almacenamiento de energía

Las tarifas de electricidad en la ciudad de Nueva York son notoriamente altas, superando los 20 centavos por kilovatio-hora para muchos clientes residenciales y comerciales. Sin embargo, el precio de la electricidad no se mantiene constante durante el día. Por ejemplo, considere cómo Con Edison cobra la electricidad a los clientes residenciales sujeto a tarifas según la hora del día (a partir de agosto de 2017):

  • 20,53 cént/kWh entre las 8:00 y la medianoche durante el verano (junio – septiembre)
  • 7,60 centavos/kWh entre las 8 a. m. y la medianoche para todos los demás meses.
  • 1,45 cént/kWh después de medianoche y antes de las 8:00 (todo el año).

Es importante tener en cuenta que este es solo el cargo por suministro de energía, y el precio real del kilovatio-hora aumenta después de agregar los cargos por suministro y los ajustes. Sin embargo, ilustra el valor del almacenamiento de energía. Supongamos que un cliente residencial compra una batería de 5 kWh para almacenar energía a 1,45 céntimos/kWh, evitando la tarifa de 20,53 céntimos/kWh tanto como sea posible durante el verano. En un mes de 30 días, pueden cambiar 150 kWh de consumo y reducir su factura de energía en $28.62.

Las tarifas de energía son más bajas para los edificios de apartamentos de gran altura y las grandes empresas, pero estos consumidores están sujetos a cargos por demanda en función de su medición de kilovatios más alta del mes. Estos cargos superan los $ 20/kW en muchas tarifas, lo que significa que reducir la demanda máxima con almacenamiento de energía en solo 10 kW puede generar ahorros mensuales superiores a $ 200. Los negocios con un pico de consumo de corta duración son los candidatos más prometedores para el almacenamiento de energía, ya que se reduce la capacidad necesaria para recortar el pico. Por ejemplo, un pico de 100 kW con una duración de 30 minutos puede eliminarse con 50 kWh de energía almacenada, mientras que un pico de la misma magnitud pero con una duración de tres horas requeriría 300 kWh, seis veces más capacidad.

Sistemas de baterías de iones de litio en la ciudad de Nueva York: Cumplimiento de códigos

Los códigos de construcción de la ciudad de Nueva York se encuentran entre los más exigentes del mundo, y los sistemas de almacenamiento de energía no estarán exentos de sus requisitos. Sin embargo, las grandes baterías de iones de litio son un invento relativamente nuevo en comparación con otros sistemas de construcción, y aún se están determinando sus requisitos de seguridad y riesgos de incendio. Se puede esperar que las versiones más recientes del Código de Construcción, el Código Eléctrico y el Código de Incendios de la Ciudad de Nueva York tengan capítulos que traten específicamente de las baterías de iones de litio.

Las baterías de litio inteligentes pueden compensar la variabilidad de la energía solar y eólica, lo que significa que tienen un alto potencial para ayudar a descarbonizar la red eléctrica. Sin embargo, si la tecnología se adoptará a gran escala, es importante contar con un procedimiento detallado para tratar las fallas, especialmente en un lugar con una alta concentración de edificios como Nueva York.

Almacenamiento de energía térmica: una alternativa prometedora a las baterías

Los edificios de la ciudad de Nueva York pagan la electricidad más cara durante los días de verano, cuando la red eléctrica llega al límite debido a la gran cantidad de sistemas de aire acondicionado en funcionamiento. Como resultado, usar el excedente de electricidad para hacer hielo es una alternativa válida al almacenamiento de baterías.

Muchos modelos de enfriadores comerciales son compatibles con los tanques de almacenamiento de hielo. Los enfriadores se pueden configurar para hacer hielo con electricidad de bajo costo fuera de las horas pico o con un excedente de producción de fuentes renovables variables. Luego, este hielo se derrite durante las horas de mayor demanda, lo que permite que el enfriador funcione a capacidad reducida. Como se mencionó anteriormente, los clientes comerciales pueden lograr ahorros significativos al recortar los picos en el consumo de energía.

Este concepto puede ser muy rentable cuando muchas empresas unen sus recursos. En Chicago, más de 100 edificios utilizan un sistema de almacenamiento de hielo a gran escala que reduce la carga máxima total de sus plantas de refrigeración en más de 30 megavatios.

Beneficios del almacenamiento de energía para la red eléctrica de Con Edison

La energía solar se está adoptando a un ritmo acelerado en Nueva York. Por ejemplo, el programa de incentivos NY-Sun tiene como objetivo traer más de 3000 MW de capacidad de energía solar en todo el estado a través de incentivos, y más de 1000 MW se ubicarán en el área de servicio de Con Edison. En ausencia de almacenamiento de energía, las empresas de servicios públicos de Nueva York tendrán que gestionar un pico en la generación solar alrededor del mediodía y una caída repentina en la producción de energía durante la puesta del sol. Sin embargo, el almacenamiento de energía descarga la red eléctrica al absorber la generación excedente y satisfacer la demanda pico localmente. La curva de carga medida por las empresas de servicios públicos se aplana, lo que permite que los recursos de generación operen de manera más eficiente y con menos variación.

El almacenamiento de energía también reduce la carga de transmisión y distribución de las empresas de servicios públicos. Tenga en cuenta que la red debe dimensionarse de acuerdo con la carga máxima, que puede ocurrir solo durante una pequeña fracción del día. Si se utiliza la capacidad de almacenamiento de energía agregada para mitigar la carga máxima, las costosas actualizaciones de la red se pueden retrasar o evitar por completo.

Reconociendo el potencial del almacenamiento de energía, la ciudad de Nueva York ha establecido dos objetivos de capacidad para complementar la adopción de energía renovable: 100 MWh para 2020 y 1000 MWh para 2030. Con esto, NYC es la primera ciudad de EE. UU. en establecer un objetivo de capacidad de almacenamiento de energía. . Esto ayudará a NYC a alcanzar otros dos objetivos de sostenibilidad: 50 % de generación renovable para 2030 y una reducción del 80 % en las emisiones para 2050.