Sistemes d'emmagatzematge d'energia distribuïts.

Els sistemes d'emmagatzemament distribuïts  (DESS) poden contribuir en les activitats preventives abans d'un incendi forestal.

Durant els darrers anys, els incendis forestals han provocat danys i importants interrupcions a les xarxes elèctriques. En el 2019, al voltant de 940.000 clients de 38 comtats del nord i de  Califòrnia  van estar sense servei elèctric a causa del risc d’incendi. Els incendis forestals de Tasmània a Melbourne, Austràlia, en el 2019 van provocar aturades del servei elèctric, que van afectar a més de 30.000 llars i empreses. Per a això, és imprescindible explorar solucions per garantir el subministrament elèctric de forma continua i fiable als clients en situacions d'incèndis. 

Font: CioReviewer

Els DESS poden tenir un paper fonamental en la millora de la fiabilitat i la resiliència de les xarxes elèctriques intel·ligents. Abans de que passi un incendis, i com a part de les activitats preventives per reduir els impactes dels incendis forestals, els DESS podrien contribuir a formar sistemes energètics descentralitzats i promoure la generació, l'emmagatzematge i el control d’energia local i independentment de la xarxa elèctrica principal. El funcionament intel·ligent dels DESS millora la flexibilitat de les xarxes i augmenta el grau de llibertat en la gestió del flux de potència. Per tant, durant situacions d’incendis. 

Després  d’un incendi, els DESS són capaços de minimitzar l’impacte dels incendis que poden afectar al subministrament elèctric dels clients, a l’economia, mitjançant les accions de restauració, inclosa la restauració del sistema (Black Start) i la restauració de la càrrega. Tot i això, encara hi ha alguns reptes a causa de les característiques i la naturalesa d’algunes de les tecnologies d’emmagatzematge d’energia existents, com per exemple, el risc d’inflamabilitat i d’explosió de les bateries.

Font: DOSE Engineering

Abans d'un incendi i amb l’objectiu de reduir un potencial impacte, es realitzen un conjunt d’accions preventives per augmentar la resiliència de la xarxa en termes de robustesa i recursos. La integració de les xarxes amb DESS es pot considerar com una d’aquestes accions preventives, sempre que els DESS estiguin equipats amb mecanismes de control intel·ligents. L’energia emmagatzemada als DESS pot proporcionar una inèrcia virtual a la xarxa i, per tant, augmenta la tolerància i robustesa del sistema a sobtats disturbis causats pels incendis o desequilibri d’energia. Els DESS poden alliberar l’energia emmagatzemada de manera eficaç i oportuna, cosa que mitigarà les pertorbacions i amortirà la potencial inestabilitat del sistema. A més, els DESS poden millorar la capacitat dels recursos per als clients que corren un gran de patir una pèrdua del servei elèctric. La Comissió de les empreses elèctriques de Califòrnia ha destinat recentment 100MUS$ en incentius per l’emmagatzematge d’energia a les llars vulnerables als incendis forestals i a les instal·lacions de serveis crítics per promoure el subministrament energètic i dels recursos. Per tant, els DESS poden contribuir positivament a formar sistemes energètics descentralitzats, fent que el sistema elèctric sigui independent de la xarxa principal i, per tant, minimitzi els efectes de les fallades de la xarxa principal sobre els seus clients.

Font: Global Spec

En els casos d’incendis, les respostes proactives com ara la reconfiguració de la xarxa, l’assetjament del sistema, l’aprofitament de la càrrega òptima i / o l’enviament òptim dels sistemes d’energia pot minimitzar efectivament l’impacte d’incendis. Els aspectes comuns de totes les accions correctores anteriors és resoldre el flux òptim de potència restringit per seguretat, que té com a objectiu optimitzar el funcionament dels recursos i equips controlables modelant la flexibilitat de xarxa i les limitacions del sistema. La incorporació de les DESS a les plataformes de les  xarxes intel·ligents afegeixen nous controls i relaxa algunes de les limitacions del sistema. 

Els DESS augmenten la flexibilitat del sistema i amplia l’espai de solució: 

1) Facilitant la concordança entre l’oferta i la demanda, 

2) Fent que els recursos renovables siguin despatxables,

3) Augmentant el rang de la variació de les càrregues.

Després de caos d'incendis, l’acció més crucial és tornar a la normalitat a la xarxa elèctrica. Els mètodes òptims de restauració tenen com a objectiu minimitzar el temps de restauració, minimitzar la pèrdua de potència activa i maximitzar la càrrega servida. Durant el procés de restauració del sistema d’energia a causa de la vulnerabilitat del sistema, la capacitat de regulació insuficient i la capacitat de generació limitada, el procés de restauració es realitza de forma seqüencial i gradual el que requereix temps el qual,  normalment és lent. La flexibilitat en la càrrega i descàrrega dels DESS pot ajudar a mantenir constantment l’equilibri oferta-demanda en el procés de restauració i accelerar la recuperació del sistema. A més, en el procés d’entrega d’energia, els DESS podrien proporcionar energia local i reduir les pèrdues d’energia a les línies. Com que els DESS es distribueixen en el sistema elèctric, l’accessibilitat als recursos després de situacions d'incendis, augmentaran la quantitat de càrrega servida. A més, els DESS podrien actuar com a recursos per inicia una situació de black star, o bé, la seva energia emmagatzemada es podria utilitzar per iniciar generadors d'una falla generalitzada, cosa que comportarà de nou una major restauració de càrregues. Els DESS es poden fer servir com a càrregues d’energia en el procés d’energitzar de les línies de transport, cosa que alleuja la possible sobretensió als extrems dels transport i redueix els problemes d’autoexcitació en els generadors després d'un  black out. A més, a la primera fase i durant el procés de restauració, la distribució dels fluxos d’energia pot ser força desigual. Per tant, una correcta gestió de les DESS podria optimitzar la distribució dels fluxos d’energia  o, la seva energia emmagatzemada es podria utilitzar per possar en servei generadors que ja no tinguin de recuperar una aturara generalitzada, cosa que comportarà de nou una restauració millor de la normalitat. 

Font: Power Engineering

Malgrat les contribucions positives dels DESS en la reducció dels impactes dels incendis forestals a les xarxes elèctriques, el desplegament de tecnologies d’emmagatzematge d’energia inclou algunes preocupacions. L'explosió i incendis en les instal·lacions d'emmagatzematge amb  bateries de 2MW a la subestació McMicken a l'oest de Fènix, això va suscitar preocupacions sobre els reptes i els riscos del desplegament de les tecnologies d'emmagatzematge de bateries per la seva inflamabilitat i característiques explosives. A més,  les piles de combustible, tots els combustibles adequats que s’utilitzen a les cèl·lules s’incendien fàcilment i, per tant, representen un important risc d’incendi i explosió. L’Associació Nacional de Protecció contra Incendis (NFPA) ha elaborar el NFPA 855, què és l’estàndard per al desplegament de sistemes d’emmagatzematge d’energia estacionaris, que cobreix els perills de seguretat contra incendis i la seva vida, associats als sistemes d’emmagatzematge d’energia. NFPA 855 és d'obligat compliment per assegurar que una instal·lació  funcioni de forma segura amb les diferents tecnologies d’emmagatzematge d’energia, especialment en aplicacions relacionades amb incendis forestals. 

Font: Hamidreza Nazaripouya, Universitat de Califòrnia, Riverside (UCR) -Winston Chung Global Energy Center (WCGEC)