CAPACITACIN PARA LOS ESTADOS MIEMBROS DE LA CURSO

CAPACITACIÓN PARA LOS ESTADOS MIEMBROS DE LA CURSO CAPEV 2012 CURSO DE CAPACITACIÓN VIRTUAL: ENERGÍA EÓLICA, IMPLEMENTACIÓN DE PROYECTOS APLICANDO SISTEMAS HÍBRIDOS Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado Centro de Investigación en Energía. Universidad Nacional Autónoma de México ojs@cie. unam. mx 3 de Agosto 2012

Contenido del Curso …. Parte I. Fundamentos e ingeniería de sistemas de energía autónomos, sistemas híbridos eólicos y de la tecnología de almacenamiento de energía. 1. Descripción general de los sistemas de energía híbridos eólicos autónomos. 2. Descripción de las tecnologías de almacenamiento de energía para la energía renovable. 3. Diseño y optimización del rendimiento de los sistemas energéticos autónomos y eólicos híbridos. 4. Evaluación de la viabilidad de los sistemas de energía autónomos e híbridos eólicos.

Contenido del Curso … Parte II. Desarrollo de sistemas de energía autónomos, sistemas híbridos eólicos y de la tecnología de almacenamiento de energía. 5. Sistemas autónomos de energía eólica. 6. Sistemas de energía híbridos eólico-diesel 7. Sistemas de energía híbrido eólico-fotovoltaicos 8. Sistemas híbridos de energía eólica-hidrógeno 9. Sistemas híbridos de energía hidroeléctrica y energía eólica 10. Tecnologías de volanta de almacenamiento de energía para los sistemas eólicos 11. Tecnologías de almacenamiento de energía electro-químicas para sistemas de energía eólica 12. Tecnologías de aire comprimido para almacenamiento energético para sistemas de energía eólica

Contenido del Curso … Parte III. Aplicaciones de sistemas de energía autónomos, sistemas híbridos eólicos y de la tecnología de almacenamiento de energía. 13. Integración de los sistemas de energía renovables en micro-redes remotas. 14. Integración de los sistemas de energía autónomos e híbridos de energía eólica en edificios. 15. Sistemas de energía eólica híbridos de para la desalación. 16. Regulación y normatividad en México

Este curso está basado en el libro: Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems: Technology, Energy Storage and Applications Edited by J K Kaldellis, TEI of Piraeus, Greece Woodhead Publishing Series in Energy No. 6 ISBN 1 84569 527 5 ISBN-13: 978 1 84569 527 9 July 2010 576 pages

1. Descripción general de los sistemas de energía híbridos eólicos autónomos J. K. KALDELLIS, TEI of Piraeus, Greece En este capítulo se presenta la definición y desarrollo de sistemas de energía independientes e híbridos. Se hace hincapié en la descripción de la energía eólica autónoma basada en los sistemas de energía híbridos, así como al uso de almacenamiento de energía para el apoyo de esas configuraciones. Se presentan las aplicaciones más comunes de los sistemas y se discuten las perspectivas de futuro de estos sistemas.

Contenido 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 1. 7 Introducción Descripción de un sistema de energía eólica autónomo Descripción de un sistema híbrido de energía autónomo Oportunidades de almacenamiento de energía de los sistemas autónomos de energía híbridos. Aplicaciones de los sistemas híbridos de energía autónomos El futuro de los autónomos de sistemas de energía híbridos Referencias

1. 1 Introducción Para efectos prácticos la energía de todos los suministros pueden dividirse en dos clases: Energías renovables. 'Energía obtenida de las corrientes naturales y persistentes de la energía que se producen en el entorno inmediato'. Un ejemplo evidente es la energía solar, donde 'repetitivas' se refiere al período mayor de 24 horas. Tenga en cuenta que la energía ya está pasando por el medio ambiente como una corriente o flujo, independientemente de que exista un dispositivo para interceptar y aprovechar este energía. También puede ser llamada energía verde o energía sostenible. Energía no renovable. 'Energía obtenida de fuentes estáticas de energía que permanecen subterráneas antes de la interacción humana'. Algunos ejemplos son combustibles nucleares y combustibles fósiles de carbón, petróleo y gas natural. Tenga en cuenta que la energía es inicialmente un potencial energético aislado, y una acción exterior es necesaria para iniciar el suministro de energía para fines prácticos. Para matizar el uso de las palabras no renovable, dichos suministros de energía se denominan suministros finitos o energía café.

Fuentes de Energía en el mundo

A quad is a unit of energy equal to 1015 BTU, or 1. 055 × 1018 joules

Los sistemas autónomos de energía eólica son sistemas de generación de electricidad, basados en la operación de uno o más aerogeneradores, alejados de las redes eléctricas centrales. En este contexto, el porteo de entrada o salida de energía eléctrica no es posible, pero hay ocasiones en las que puede ser un sistema autónomo conectado a una red eléctrica existente, por ejemplo, en estado de emergencia. Los sistemas híbridos de energía incorporan dos o más opciones de generación de electricidad, ya sea basadas en la explotación de fuentes de energía renovables (FER) o en pequeñas unidades de energía térmica, por ejemplo, generadores diesel-eléctricos o incluso micro-turbinas. Se debe tener en cuenta que en lo que respecta al curso, la fuente principal de generación es el viento.

1. 2 Descripción de un sistema autónomo baso en energía eólica

1. 2. 1 Turbina eólica La potencia nominal de las turbinas de viento seleccionados depende de: • la demanda del sistema eléctrico, • el potencial eólico disponible • y de las características operativas de la máquina (Vlachou et al. , 1999). Las curvas de potencia de turbinas de viento se dan en condiciones estándar de sin considerar la humedad del aire. Así, en condiciones reales, la salida de potencia de la turbina depende (Kaldellis et al. , 2004 a) de la velocidad del viento a la altura del cubo, y de la densidad del aire ρ.

La fórmula para evaluar la potencia de una turbina eólica es la siguiente:

Entre más lejos instale la turbina eólica de obstáculos como edificios o árboles, el viento se encontrará con menos turbulencia

Las torres abatibles facilitan el mantenimiento de las turbinas

Para obtener una estimación preliminar del funcionamiento de una turbina eólica en particular, se puede usar la siguiente fórmula

1. 2. 2 Almacenamiento de energía Hay varias alternativas para almacenamiento de energía, tales como volantas, almacenamiento hidráulico, bombeo hidráulico, baterías y celdas de combustible (Kaldellis Rakis y Zafi, 2007; . Kaldellis et al, 2009 a). Las baterías de plomo son uno de las soluciones más utilizadas. El principio de funcionamiento de una instalación de almacenamiento de energía se basa en la acumulación del exceso de energía disponible para que pueda ser utilizado durante los períodos de viento insuficiente. El tamaño de almacenamiento de energía se da en unidades del período de tiempo que el almacenamiento puede cubrir la carga media sin la contribución de otras fuentes de energía. Por lo tanto, el sistema de almacenamiento de energía que se utiliza es definido por hora de instalación de energía autonomía ho, las características de operación correspondientes, por ejemplo, la salida de voltaje Ub para el sistema de almacenamiento, la profundidad máxima permitida de descarga DODL y el total de eficiencia de almacenamiento, tomado en cuenta las pérdidas en dispositivos periféricos.

1. 2. 3 Balance del sistema, dispositivos electrónicos Los componentes reqeridos adicionalmente de la turbina y la torre serán aquellos denominados para el “balance del sistema”, los cuales dependerán de su aplicación. La mayoría de los fabricantes pueden proporcionarle un paquete que incluya todas las partes que necesita para su instalación. Por ejemplo, los componentes requeridos para bombeo de agua son muy diferentes a los que se requiere para aplicaciones domésticas. Los componentes también dependerán si el sistema estará conectado a la red o será aislado, o si será un sistema híbrido. Para un sistema residencial conectado a la red, los componentes de balance del sistema incluirán un controlador, baterías de almacenamiento, una unidad rectificadora de señal (inversor) y el cableado. Algunos controladores, inversores y otros componentes eléctricos pueden estar certidficados

1. 2. 4 Modos de operación Durante la operación a largo plazo de un sistema autónomo, pueden aparecer las situaciones siguientes : • • • La potencia demandada ND es menor que la potencia de salida de la turbina de viento, (NW> ND). En este caso, el excedente de energía (ΔN= NW - ND) se almacena a través de la salida del rectificador y el regulador de carga. Si la instalación de almacenamiento de energía está completa (Q = Qmax), la energía residual es enviada a cargas de baja prioridad. La demanda de energía es mayor que la potencia de salida de la turbina eólica (NW<ND), que no es cero, es decir, Nw ≠ 0. En estas situaciones el déficit de energía (ΔN= ND –NW ) está cubierto por el sistema de almacenamiento de energía a través del convertidor DC/DC y el inversor de DC/CA. No hay producción de energía por velocidad del viento baja, es decir, NW = 0. En este caso, toda la demanda de energía se cubre por la energía almacenada (DC/DC controlador-DC/AC inversor ), bajo la condición Q> Qmin. En este caso y el anterior, cuando el sistema de almacenamiento está cerca del límite inferior de energía de almacenamiento, se debe operar un plan de gestión de demanda de electricidad para evitar el desabasto de electricidad.

1. 3 Descripción de un sistema híbrido de energía autónomo Sistemas autónomos basados en FRE han demostrado ser soluciones tecnológicas viables y ecológicamente amigables para la electrificación de consumidores remotos. Sin embargo, los costo de instalación iniciales son bastante altos (Kaldellis y Kavadias, 2007), y en algunas ocasiones el costo del ciclo de vida también es alto (Kaldellis y Kavadias, 2006). Para limitar el costo operativo relativamente alto y aumentar la fiabilidad del sistema , varios autores sugieren la explotación paralela de más de una FRE, es decir la instalación de sistemas de energía híbridos basado en el potencial disponible de energía renovables de cada región. En realidad, un sistema de energía híbrido incorpora dos o más opciones de generación de electricidad basadas ya sea en FRE puros o utilizando también una pequeña unidad de energía térmica (por ejemplo, el generador diesel-eléctrico o una pequeña turbina de gas), junto con un banco de almacenamiento de energía adecuado y la correspondiente electrónica. En este contexto, un sistema de energía híbrido combina el potencial de más de una FRE, es decir, el viento / solar / energía hidroeléctrica o biomasa, (la utilización de la energía geotérmica y de las olas también se espera en un futuro próximo) o bien un sistema convencional de energía.

Las principales ventajas de sistemas de energía híbridos basados en FRE son : • Mayor fiabilidad de la instalación de energía híbrida, ya que se basa en más de una fuente de generación de electricidad. • Reducción de la capacidad de almacenamiento de energía, especialmente en los casos en que los diferentes FRE utilizadas presentan un comportamiento complementario. • Costos de operación y mantenimiento (O & M) menores, especialmente en los casos en que módulos fotovoltaicos (FV) reemplazan dispositivos de almacenamiento de energía típicos, como las baterías de plomo-ácido. • Comportamiento óptimo del medio ambiente, especialmente en los casos en que el sistema híbrido de energía no utiliza ningún combustible fósil • Mínimo costo nivelado de electricidad del ciclo de vida ya que no depende de la evolución del precio de combustibles fósiles, especialmente en los casos donde el sistema híbrido de energía está basado en las técnicas de diseño óptimo.

Por otro lado, algunas desventajas: • En la mayoría de los casos, el sistema híbrido es sobredimensionado, ya que los diseñadores de sistemas tratan de hacer que el sistema en cubra la demanda de carga sin la contribución de otras fuentes de energía. Este aspecto puede ser resueltos mediante el uso de nuevos algoritmos de dimensionamiento. • El costo de instalación inicial resulta ser bastante alto, aunque el costo a largo plazo es normalmente bajo. Este elevado costo de instalación desalienta a algunos inversores potenciales. • La aplicación de diferentes tecnologías introduce un grado de complicación (especialmente en los dispositivos electrónicos de control y en los procedimientos de O & M) para la instalación aisladas, un grave problema especialmente para los consumidores remotos. • La introducción de unidades térmicas (por ejemplo, los generadores de diesel-eléctricos), así como la utilización de las baterías están relacionados con los impactos ambientales, lo que disminuye su impacto ambiental favorable.

Configuraciones de sistemas híbridos de energía eólica: • Eólico-Diésel • Eólico-PV • Eólico –Hidroeléctrico • Eólico- Biomasa • Eólico-PV-Diésel • Eólico –Hidroeléctrico-Diésel • Eólico-Hidrógeno (celdas combustibles)

1. 4 Oportunidades de almacenamiento de energía de los sistemas autónomos de energía híbridos

Las principales ventajas de la incorporación de almacenamiento de energía • Almacenamiento de excedentes de energía. • Incremento de la autonomía • Aumento de la fiabilidad del suministro de energía • Aumento de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones a través de la óptima gestión de la energía • Eliminación de los picos de demanda y el aplazamiento de aumento de la capacidad de la electricidad • Mayor utilización y la descongestión de las líneas de transmisión • Reducción de los riesgos que implica la volatilidad de los precios de combustible. • Alta calidad de la potencia suministrada a los usuarios finales • Reducción de los costos del ciclo de generación de electricidad.

Desventajas: • Alto costo inicial • Transformación inherente y otros tipos de pérdidas de conversión • Las densidades de energía son considerablemente más bajas que los combustibles fósiles • Impacto al medio ambiente (especialmente para hidro y residuos tóxicos en el caso de ciertos tipos de baterías) • Uso de energía adicional en el lugar FRE • Avances insipientes científicos y tecnológicos de almacenamiento de energía.

1. 5 Aplicaciones de los sistemas de energía independientes e híbridos

1. 6 El futuro de los sistemas de energía híbridos autónomos. Las perspectivas de sistemas de energía híbridos son aún más alentadoras si se tiene en cuenta el hecho de que más de dos millones de personas viven en países en desarrollo, donde incluso pequeñas cantidades de electricidad podrían hacer una gran diferencia en el nivel de vida de los habitantes locales. Los sistemas de energía híbridos son capaces de al menos enfrentar las necesidades fundamentales de todas estas personas sobre la base del potencial eólico y solar con un mínimo de costo inicial de la instalación. En las líneas principales de aplicaciones de sistemas híbrido s autónomos se debe incluir los lugares remotos como estaciones T/C, refugios en casos de desastre. Un punto que debe enfatizarse en la aplicación de los sistemas híbridos remotos es la desalinización de agua de mar y bombeo de mantos freáticos.

Recapitulando, sistemas de energía híbridos autónomos son una solución atractiva para la generación de electricidad en las zonas con potencial eólico alto y medio. Son capaces de proporcionar una solución alternativa viable técnica y económica para los problemas relacionados con fluctuaciones del precio del petróleo. Suministra electricidad verde a los consumidores autónomos y les permiten permanecer independientes de conflictos políticos del sector energético. Por último, en términos de tecnología, un sistema similar de potencia híbrido tiene baja necesidad de mantenimiento, se puede adaptar fácilmente al perfil de la carga específica de los consumidores y respetar el carácter individual de cada comunidad.

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2. Descripción de las tecnologías de almacenamiento de energía para la energía renovable. D. P. ZAFIRAKIS, TEI of Piraeus, Greece En este capítulo se presenta una gama de los sistemas actuales de almacenamiento de energía (SAE). La introducción hace hincapié en la generación distribuida y los sistemas de energías renovables (SER), también la designación de la función crítica de almacenamiento de energía para la penetración de SER. Temas tales como la descripción de un SAE típico, la gama de aplicaciones a través de tecnologías de almacenamiento de energía, la presentación de cada tecnología y un comparación de los diferentes sistemas, son todos discutidos, junto con una breve descripción de las tendencias futuras.

Contenido 2. 1 Introducción 2. 2 Descripción de un sistema de almacenamiento de energía típico 2. 3 Rango de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de generación 2. 4 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de transmisión y distribución 2. 5 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de servicio al cliente 2. 6 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: requisitos de las aplicaciones de la electricidad 2. 7 Los sistemas actuales de almacenamiento de energía 2. 8 Almacenamiento de energía mecánica 2. 9 Almacenamiento de energía química 2. 10 Almacenamiento de energía eléctrica 2. 11 Comparación de los sistemas de almacenamiento de energía 2. 12 Tendencias futuras 2. 13 Referencias

2. 1 Introducción Para satisfacer la demanda cada vez mayor de consumo de electricidad (EIA, 2007), promover la protección del medio ambiente (Stern, 2006; IPCC, 2007) y la formación de comunidades autosuficientes (Scheer, 2006), se requiere de (I +D) en las fuentes de energía renovables (FER). La inminente escasez de combustibles fósiles, la volatilidad de los precios del petróleo y del gas natural (Geman y Ohana, 2009), y el establecimiento de políticas ambientales a través de medidas legislativas (Soleille, 2006) actualmente promueven el uso de FRE. En este contexto, la generación distribuida debe ser discutida (Bayod. Rújula, 2009; Chicco y Mancarella, 2009, Strachan, 2004), ya que la generación de energía centralizada estará siendo gradualmente abandonada de manera buscando sistemas más limpios y sostenibles. La reestructuración de los actuales sistemas de generación de energía requiere el uso de tecnologías de energía alternativa, tales como ciclos combinados de gas, motores de combustión interna más eficientes, microturbinas, motores Stirling y SER (Ackermann et al. , 2001). Las tendencias del uso de FRE indican que a partir del año 2010, el 60% de las instalaciones de FRE serán descentralizadas (Grubb, 1995).

La integración de la energía eólica es ciertamente la tecnología con mayor crecimiento de las FER. Sin embargo, la producción de energía eólica es fluctuante debido a la variabilidad de la velocidad del viento y en la mayoría de los casos se encuentran sin poder adaptarse al perfil de la demanda eléctrica. Los impactos pueden ser más o menos graves dependiendo del nivel de penetración de la energía eólica y las características de la escala del sistema eléctrico en cuanto a la calidad de la energía, la dinámica del sistema de transmisión, planificación de la transmisión, etc. (Georgilakis, 2008). Para minimizar los impactos de las fluctuaciones de FRE se propone el uso de sistemas de almacenamiento tanto para sistemas centralizados como sistemas autónomos.

El almacenamiento de energía se enfrentan a dos desafíos coexistentes (Fig. 2. 2): El primero es mejorar el funcionamiento de las ya existentes redes convencionales de energía centralizadas y el segundo es iniciar el cambio a la era de las FRE en la generación distribuida de electricidad. Durante esta transición, los SAE deben demostrar ser flexibles para ambos propósitos y lo más importante respaldar la capacidad de las tecnologías de FER para superar las deficiencias inherentes. El número de tecnologías disponibles que cubren una amplia gama de aplicaciones son • Hidro-bombeo • Aire comprimido • Celdas combustible y almacenamiento de hidrógeno • Fywheels • Supercapacitores • Superconductores magnéticos de almacenamiento de energía • Varios sistemas de baterías.

2. 2 Descripción de un sistema típico eólico con almacenamiento energía Hay cuatro tipos comunes de PCS (Atcitty et al, 1998): • Conectada a la red configuración en paralelo • Conectada a la red configuración en serie • Configuración híbrida independiente en paralelo • Configuración híbrida independiente en serie

2. 2. 2 Principio de funcionamiento y los flujos de energía de un SEA típico

2. 2. 3 Principales características de un SAE típico 1. Potencia nominal disponible y razón de energía-potencia 2. Capacidad de almacenamiento de energía y capacidad útil de almacenamiento de energía. 3. Tiempo de descarga, tiempo de reacción, tiempo de almacenamiento 4. Eficiencia, razón de energía y recuperación de energía 5. Auto-descarga, pérdidas parásitas, mecanismos de envejecimiento, máxima descarga 6. Energía y densidad de potencia 7. Influencia sobre el medio ambiente 8. Vida útil, número de ciclos, requisitos de ciclo de trabajo 9. Costos del sistema Como ya se ha visto, el almacenamiento de energía se enfrenta con dos desafíos (Fig. 2, 2): apoyo de la generación centralizada convencional, por un lado y por el otro a la promoción de generación distribuida basada en fuentes renovable de energía. Para hacer frente a estos desafíos, se espera cada vez más que los SAEs proporcionen servicios a mayor un número de aplicaciones. Basado en tanto la flexibilidad del almacenamiento de energía debido a las numerosas tecnologías disponibles, y en el hecho de que los avances tecnológicos en el campo están en curso, los motivos de la aplicación de almacenamiento de energía están en constante expansión.

2. 3 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de generación 2. 3. 1 Reserva rápida (o spinning) para imprevistos 2. 3. 2 Área de control y reserva para la frecuencia de respuesta 2. 3. 3 Almacenamiento de respaldo o de nivelación de carga o de arbitraje 2. 4 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de transmisión y distribución 2. 4. 1 Estabilidad del sistema de transmisión 2. 4. 2 Regulación de voltaje de transmisión 2. 4. 3 Aplazamiento de instalación de transmisión 2. 4. 4 Aplazamiento de instalación de distribución 2. 5 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: categoría de servicio al cliente 2. 5. 1 Gestión de energía o peak shaving o reducción de demanda de carga 2. 5. 2 Calidad y fiabilidad de potencia 2. 5. 3 Energía renovable

2. 6 Campo de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía: requisitos de las aplicaciones de la electricidad

2. 7 Los sistemas contemporáneos de almacenamiento de energía Los SAE son utilizados con fines de generación de electricidad y suelen ser clasificados de acuerdo con su forma de almacenamiento de energía. En este contexto, hay tres categorías principales que se deben considerar: • El almacenamiento mecánico, incluyendo volantas, Almacenamiento por Bombeo Hidráulico (PHS) y Almacenamiento por aire comprimido (CAES) • Almacenamiento químicos, incluyendo todas las baterías, baterías de flujo y Celdas de Combustible y Almacenamiento de Hidrógeno (FC-HS) • Almacenamiento eléctrico, incluyendo las (supercapacitores) SC y Almacenamiento de Energía en Superconductores Magnéticos (SMES)

2. 8 Almacenamiento de energía mecánica

2. 9 Almacenamiento de energía químico Tipos de baterías: Baterías de plomo-ácido, Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd), Baterías sodio -slfuro (NA-S), Baterías de iones de litio (Li-ion), Baterías Aire-Metal

Tipos de baterías: Baterías de redox de Vanadio (VRB), Baterías de Polysulfuro de Bromuro (PSB), Batería de Bromuro de Cinc (Zn-Br)

2. 10 Almacenamiento de energía electrica

2. 11 Comparación de los sistemas de almacenamiento de energía

2. 12 Tendencias futuras Como ya se ha mostrado, el intervalo de aplicación de la mayoría de las SAE está delimitado. En este contexto, la necesidad de una penetración a gran escala del almacenamiento de energía, a fin de facilitar el cambio en sentido contrario a la generación de energía distribuida, hace que la I + D sea imperativa. Los desarrolladores de sistemas de almacenamiento de energía y los investigadores constantemente proveen ideas nuevas (Baker, 2008; Hall y Bain, 2008) que tienen como objetivo tanto mejorar el rendimiento de estos sistemas y reducir los altos costos de adquisición. Sin embargo, en el caso de la mayoría de los SAEs, los avances tecnológicos están relacionados con los cambios incrementales en lugar de buscar los pasos fundamentales. Esto significa que se espera mucho de la ciencia de los materiales, la ingeniería, procesamiento y fabricación en lugar de partir de una revisión a fondo de los conceptos existentes. Un resumen de las tendencias futuras relacionadas con las tres principales categorías de los SAEs, es decir, mecánica, química y eléctrica, se presenta enseguida.

Almacenamiento de energía mecánica Las expectativas de desarrollo en PHSs son idénticas a las encontradas en el campo de las obras civiles y de turbo-maquinaria. La reducción de costos en electrónica de potencia que fomenten la introducción de unidades de velocidad ajustable y el empleo de las máquinas de dos etapas, mientras que la promoción del uso de agua de mar y los depósitos subterráneos pueden limitar el trabajo de construcción que es requerido. I + D en CAES incluyen: Almacenamiento de aire en superficie en lugar de usar cavidades subterraneas, CAES adiabáticos, pequeños sistemas de CAES del subsuelo, sistemas de tuberías subterraneos, así como el uso de combustibles alternativos como el biogás, y las mezclas de hidrógeno y gas natural (Nakhamkin, 2007). Las volantas, por otro lado, se dirigen a la utilización de materiales compuestos de alta resistencia (Tzeng et al. , 2006) y superconductores para rodamientos magnéticos (Koshizuka, 2006) que puede permitir velocidades y densidades de energía más altas.

Almacenamiento de energía química Se está prestando atención a las baterías de iones de litio, en donde los acontecimientos relacionados con litio-azufre y tecnologías de litio-sulfuro se espera que aporten un notable incremento de la densidad de energía. Por otro lado, los avances en los electrodos, placas, sellos, membranas y electrolitos son una expectativa común para todas las tecnologías de la batería, mientras que la célula de embalaje, estado de carga de la estimación y gestión térmica también son motivo de gran preocupación (Jin et al. , 2003). Para las baterías de flujo, además del interés mostrado en relación con la densidad de energía y los costos, el énfasis está dando para aumentar la densidad de potencia a través del desarrollo de nuevos electrodos, membranas y electrolitos (Hall y Bain, 2008). En el caso de FC-SA, en todo el mundo en I + D durante el año 2006 alcanzó los $ 829 m (Fuel Cells Boletín, 2008), reflejando la urgencia de los accionistas para promover la economía del hidrógeno. Al mismo tiempo, las áreas temáticas de investigación establecidas por HY-CO (HY-CO, 2009) incluyen la producción de hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno sólido, celdas combustibles PEM , celdas combustible de alta temperatura (MCFC y SOFC) y aspectos socio-económicos.

Almacenamiento de energía eléctrica Con respecto a los SC, el énfasis está siendo dado a las áreas de electrodos, electrolitos y empaquetameinto (Zhang et al. , 2009), directamente relacionados con el desarrollo de carbones nanoestructurados y porosidad controlada de polímeros, el uso de electrolitos líquidos iónicos y los el empleo de electrodos monolíticos, respectivamente. Por otro lado, para los SMES para obtener una posición dominante en el área de la calidad de la energía, las limitaciones derivan de la naturaleza cristalina de los superconductores de alta temperatura, mientras que la necesidad de mejorar la gestión de corrientes críticas y campos magnéticos debe ser también considera (Minami et al. , 2001).

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