ES2588535T3 - Dispositivo de almacenado de energía y procedimiento de gestión asociado - Google Patents

Dispositivo de almacenado de energía y procedimiento de gestión asociado Download PDF

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ES2588535T3 ES14156807.1T ES14156807T ES2588535T3 ES 2588535 T3 ES2588535 T3 ES 2588535T3 ES 14156807 T ES14156807 T ES 14156807T ES 2588535 T3 ES2588535 T3 ES 2588535T3
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Abstract

Dispositivo de almacenado de energía (1) destinado para ser alimentado por al menos una unidad de generación (17) de un flujo eléctrico a partir de una fuente de energía renovable, comprendiendo el mencionado dispositivo (1) los equipos siguientes: - una batería electroquímica (3), - una unidad de almacenado mediante hidrógeno (7) montada en paralelo a la batería electroquímica (3), comprendiendo la indicada unidad de almacenado (7) un electrolizador alcalino (9) y medios de almacenado de hidrógeno (13), estando la indicada batería (3) y la mencionada unidad de almacenado (7) destinadas por una parte para almacenar la energía proporcionada por la, al menos una, unidad de generación (17) y por otra parte para alimentar una carga (5), caracterizado por que el dispositivo comprende igualmente: - un primer captador de medición (19) del flujo eléctrico proporcionado por la, al menos una, unidad de generación (17), - un segundo captador de medición (21) del flujo eléctrico proporcionado a la carga (5), - una unidad de control (23) conectada con el primero (19) y con el segundo (21) captadores de medición y configurada para pilotar el electrolizador (9) en función de las variaciones de flujo eléctrico medidas por los indicados primero (19) y segundo (21) captadores, siendo el pilotaje de dicho electrolizador (9) realizado para absorber al menos parcialmente variaciones rápidas de los flujos eléctricos medidos, correspondiendo las variaciones rápidas de los flujos eléctricos medidos a las variaciones cuyo valor absoluto de la derivada es superior a un valor de umbral predeterminado.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de almacenado de ene^a y procedimiento de gestion asociado.
La presente invencion se refiere al ambito de las energfas renovables y mas particularmente a la produccion y al almacenado de energfa a partir de enemas renovables.
Es conocido en el estado de la tecnica convertir una energfa renovable, por ejemplo la energfa solar o la ene^a eolica, en ene^a electrica por medio de convertidores como paneles fotovoltaicos o eolicas y luego almacenar la ene^a electrica producida en una batena. En efecto, debido al desfase temporal entre la produccion de energfa electrica a partir de energfa renovable y el consumo de la electricidad producida, es necesario poder almacenar esta energfa electrica. El almacenado se realiza por ejemplo por una batena para el almacenado a corto plazo que puede acoplarse a un dispositivo de almacenado de hidrogeno para el almacenado a medio o largo plazo.
Sin embargo, las variaciones de flujo electrico producidas por los convertidores pueden ser bruscas e importantes, por ejemplo durante el paso de una nube por encima de los paneles fotovoltaicos que provocan una zona de sombra o cuando el viento sopla a rafagas para las eolicas. De la misma manera, las variaciones de consumo pueden ser rapidas e importantes. Estos fenomenos implican numerosas y bruscas variaciones de carga a nivel de la batena lo cual contribuye a reducir fuertemente el nivel de vida de la batena. Con el fin de reducir estas variaciones, las soluciones conocidas del estado de la tecnica son la utilizacion de super-condensadores pero el coste de estos ultimos sigue siendo prohibitivo. Los documentos US 2012 0068661 y US 2007 0267874 describen dispositivos de produccion y de almacenado de energfa electrica.
La presente invencion trata por consiguiente de superar al menos parcialmente los inconvenientes anteriormente citados del estado de la tecnica y de proponer un dispositivo que permita reducir las variaciones de carga a nivel de la batena para un coste limitado.
A este respecto, la presente invencion se refiere a un dispositivo de almacenado de energfa destinado para ser alimentado por al menos una unidad de generacion de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable, comprendiendo el mencionado dispositivo los equipos siguientes:
- una batena electroqmmica,
- una unidad de almacenado por hidrogeno montada en paralelo a la batena electroqmmica, comprendiendo la indicada unidad de almacenado un electrolizador alcalino, estando la indicada batena y la mencionada unidad de almacenado destinadas por una parte para almacenar la energfa suministrada por la, al menos una, unidad de generacion y por otra parte para alimentar una carga, en la cual el dispositivo comprende igualmente:
- un primer captador de medicion del flujo electrico proporcionado por la, al menos una, unidad de generacion,
- un segundo captador de medicion del flujo electrico suministrado a la carga,
- una unidad de control conectada con el primer y con el segundo captadores de medicion y configurada para pilotar el electrolizador en funcion de las variaciones de flujo electrico medidas por los indicados primero y segundo captadores, realizandose el pilotaje de dicho electrolizador para absorber al menos parcialmente variaciones rapidas de los flujos electricos medidos.
Segun otro aspecto de la presente invencion, las variaciones rapidas de los flujos electricos medidas corresponden a las variaciones cuyo valor absoluto de la derivada es superior a un umbral predeterminado.
Segun un aspecto adicional de la presente invencion, la unidad de control esta configurada para regular el nivel de carga de la batena electroqmmica a un nivel predeterminado y variable con el transcurso del tiempo.
Segun un aspecto suplementario de la presente invencion, el nivel predeterminado se determina en funcion de las previsiones de produccion por la unidad de generacion y de consumo de flujo electrico por la carga.
Segun otro aspecto de la presente invencion, la unidad de almacenado por hidrogeno comprende un electrolizador alcalino mono polar configurado para convertir el flujo electrico recibido en hidrogeno, comprendiendo medios de almacenado de hidrogeno al menos un hidruro metalico y una pila de combustible configurada para convertir el hidrogeno almacenado en flujo electrico.
Segun un aspecto suplementario de la presente invencion, la unidad de control esta configurada para pilotar la pila de combustible en funcion de las variaciones de flujo electrico medidas por los indicados primero y segundo captadores.
Segun un aspecto adicional de la presente invencion, la, al menos una, unidad de generacion de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable comprende al menos un equipo entre los equipos siguientes:
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- un generador fotovoltaico,
- una eolica,
- un generador hidroelectrico.
Segun otro aspecto de la presente invencion, la batena electroqmmica es una batena de plomo.
Los modos de realizacion de la presente invencion se refieren igualmente a un procedimiento de gestion de un dispositivo de almacenado de energfa destinado para ser alimentado por al menos una unidad de generacion de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable, comprendiendo el indicado dispositivo los equipos siguientes:
- una batena electroqmmica,
- una unidad de almacenado mediante hidrogeno montada en paralelo a la batena electroqmmica, comprendiendo la indicada unidad de almacenado un electrolizador alcalino, estando la indicada batena y la mencionada unidad de almacenado destinadas por una parte para almacenar la energfa proporcionada por la, al menos una, unidad de generacion y por otra parte para alimentar una carga,
- un primer captador de medicion del flujo electrico proporcionado por la, al menos una, unidad de generacion,
- un segundo captador de medicion del flujo electrico suministrado a la carga,
- una unidad de control conectada a los medios de medicion del flujo electrico y configurada para pilotar el electrolizador, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes cuyo orden puede variar y/o que pueden desarrollarse simultaneamente:
- una etapa de medicion del flujo electrico proporcionado por la unidad de generacion por el primer captador,
- una etapa de medicion del flujo electrico consumido por la carga por el segundo captador,
- una etapa de pilotaje del electrolizador en funcion de las mediciones del primero y del segundo captadores en la cual el pilotaje del electrolizador se realiza con el fin de absorber al menos parcialmente las variaciones rapidas de flujo electrico medidas.
Segun otro aspecto de la presente invencion, el procedimiento comprende una etapa suplementaria de regulacion del nivel de carga de la batena a un nivel predeterminado y variable con el transcurso del tiempo.
Otras caractensticas y ventajas de la presente invencion apareceran en la descripcion que se hara ahora, con referencia a los dibujos adjuntos que representan, a tftulo indicativo pero no limitativo modos de realizacion posibles.
En estos dibujos:
- la figura 1 representa un esquema de un dispositivo de almacenado de energfa segun un modo de realizacion de la presente invencion;
- la figura 2 representa un esquema de las diferentes conexiones conectadas a la barra colectora de corriente continua;
- la figura 3 representa un ejemplo de variaciones de las corrientes consumidas y producidas a niveles de equipos del dispositivo de almacenado segun la presente invencion;
- la figura 4 representa las diferentes etapas del procedimiento segun un modo de realizacion de la presente invencion.
En estas figuras, los elementos con una funcion identica llevan los mismos numeros de referencia.
El termino «DC» corresponde al acronimo ingles « direct current» y significa corriente continua;
El termino «flujo electrico» corresponde a una corriente electrica o una potencia electrica.
La presente invencion se refiere a un dispositivo de almacenado de energfa. La figura 1 representa un ejemplo de realizacion de un dispositivo de almacenado 1 de este tipo. El dispositivo de almacenado de energfa 1 comprende una batena electroqmmica 3, por ejemplo una batena de litio-ion o una batena de plomo destinada para alimentar una carga 5 como por ejemplo un edificio, una red de viviendas o cualquier otro dispositivo electrico por medio de una barra colectora de corriente continua 4. El dispositivo de almacenado 1 comprende igualmente una unidad de almacenado por hidrogeno 7 que comprende un electrolizador 9 alimentado por medio de un primer convertidor DC/DC (CC/CC) 11 como por ejemplo un convertidor de tipo Buck. El primer convertidor DC/DC 11 permite controlar el flujo electrico que alimenta el electrolizador 9. La batena electroqmmica 3 y la unidad de almacenado por hidrogeno 7 estan conectadas por medio de la barra colectora de corriente continua 4.
El electrolizador 9 es de tipo alcalino y puede ser bipolar o monopolar. De forma preferencial, se utilizara un electrolizador alcalino monopolar lo cual permite trabajar con una potencia muy baja contrariamente a un electrolizador bipolar que debe trabajar a una potencia superior o igual al 20% de su potencia nominal. El electrolizador 9 esta configurado para producir hidrogeno por electrolisis del agua. El hidrogeno producido es seguidamente almacenado en medios de almacenado de hidrogeno 13 por ejemplo por medios de almacenado en
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presion o medios que comprenden al menos un hidruro metalico. Ejemplos de realizacion de almacenado de hidrogeno conocidos del estado de la tecnica se describen en las solicitudes de patente FR20080007087, FR20090004442 y FR201000002928 de la firma solicitante.
El hidrogeno almacenado puede ser reconvertido en energfa electrica por medio de una pila de combustible 15 para alimentar la carga 5 por medio de un segundo convertidor DC/DC 16 como por ejemplo un convertidor de tipo Boost que permite controlar el flujo electrico proporcionado por la pila de combustible 15.
El dispositivo de almacenado 1 es alimentado por una o varias unidades de generacion 17 de un flujo electrico a partir de una energfa renovable. Estas unidades de generacion 17 comprenden convertidores de energfa renovable en energfa electrica como por ejemplo los generadores fotovoltaicos, las eolicas, los generadores hidroelectricos o cualquier otro dispositivo de conversion de energfa renovable en energfa electrica. Estas unidades alimentan asf la batena electroqmmica 3 y la unidad de almacenado mediante hidrogeno 9 por medio de la barra colectora de corriente continua 4, sirviendo estos ultimos de tampones entre la produccion y el consumo de energfa electrica.
La energfa proporcionada por la o las unidades de generacion 17 es por consiguiente almacenada bien sea por la batena 3 o por la unidad de almacenado mediante hidrogeno 7. La energfa proporcionada por la o las unidades de generacion 17 puede igualmente ser utilizada directamente para alimentar la carga 5.
El dispositivo de almacenado comprende igualmente un primero 19 y un segundo 21 captadores de medicion del flujo electrico que miden respectivamente el flujo electrico proporcionado por la o las unidades de generacion 17 al dispositivo de almacenado 1 y el flujo electrico proporcionado por el dispositivo de almacenado 1 a la carga 5. Estos captadores 19 y 21 son por ejemplo ampenmetros y estan conectados con una unidad de control 23 que puede ser una unidad de control de la unidad de almacenado mediante hidrogeno 7 o una unidad de control del dispositivo de almacenado 1. Esta unidad de control 23 esta conectada por una parte con el primer convertidor DC/DC 11 y con el electrolizador 9 con el fin de controlar el flujo electrico absorbido por el electrolizador 9 y por otra parte con el segundo convertidor DC/DC 16 y con la pila de combustible 15 con el fin de controlar el flujo electrico proporcionado por la pila de combustible 15.
Por otro lado, la electronica de la unidad de control 23 tiene una dinamica superior o igual a la dinamica de la electronica que lleva la o las unidades de generacion 17 y de la electronica que lleva la carga 5. La unidad de control 23 comprende por ejemplo un microprocesador configurado para poner en practica un logicial de tratamiento de las mediciones de los captadores 19 y 21 y para pilotar el electrolizador 9 en funcion de estas mediciones de forma que el electrolizador absorba las variaciones de flujo electrico a nivel de la batena 3.
Asf, la barra colectora de corriente continua 4 puede ser vista como un nodo N de cinco brazos indicados por B1, B2, B3, B4 y B5 y representada en la figura 2. El primer brazo B1 esta conectado con la o las unidades de generacion 17 y es recorrido por una corriente I0. El brazo B2 esta conectado con el electrolizador 11 y es recorrido por una corriente le. El tercer brazo B3 corresponde a la batena 3 y es recorrido por una corriente Ib. El cuarto brazo B4 esta conectado con la pila de combustible 15 y es recorrido por una corriente Ip. El quinto brazo esta conectado con la carga 5 y es recorrido por una corriente Ic. Las flechas de la figura 2 representan el sentido de las corrientes en los diferentes brazos.
Sin embargo, hay que notar que son posibles tres configuraciones.
Una primera configuracion en la cual la corriente I0 proporcionada por la o las unidades de generacion 17 es superior a la corriente Ic proporcionada a la carga 5 en este caso, la pila de combustible 15 no funciona y la corriente Ip es nula (Ip=0). La barra colectora de corriente continua 4 corresponde entonces al nodo N' de la figura 3. Una configuracion de este tipo corresponde por ejemplo al funcionamiento durante la jornada en el caso de un generador fotovoltaico. Hay que notar igualmente que si la corriente I0 y la corriente Ic se equilibran aproximadamente en un periodo de tiempo de 24 horas y la batena 3 es suficiente para almacenar el excedente de energfa en las fases de produccion de la o de las unidades de generacion 17 entonces el dispositivo de almacenado 1 puede igualmente ser utilizado sin que el electrolizador 9 sea activado.
Una segunda configuracion en la cual la corriente I0 proporcionada por la o las unidades de generacion 17 es inferior a la corriente Ic proporcionada a la carga 5 y en la cual el electrolizador 9 no funciona, la corriente Ie es por consiguiente nula (Ie=0). El sentido de la corriente Ib de la batena se invierte entonces ya que la batena 3 alimenta la carga 5. La barra colectora de corriente continua 4 corresponde entonces al nodo N” de la figura 4. Una configuracion de este tipo corresponde por ejemplo a un funcionamiento invernal en el caso de un generador fotovoltaico.
Una tercera configuracion en la cual la corriente I0 proporcionada por la o las unidades de generacion 17 es inferior a la corriente Ic proporcionada a la carga 5 y en la cual la pila de combustible 15 no esta activada y donde el electrolizador 9 esta activado como se ha representado en la figura 5. Una configuracion de este tipo corresponde por ejemplo a un funcionamiento durante el verano y durante la noche en el caso de un generador fotovoltaico.
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En la practica, la pila de combustible 15 se utilizara lo menos posible debido al coste del almacenado mediante hidrogeno de modo que la pila de combustible 15 solo es activada cuando la batena 3 se encuentra en configuracion de descarga profunda y por consiguiente en particular en el invierno y durante la noche ya que durante el dfa no habra bastado para recargar completamente la batena y/o cuando la carga 5 sera mas importante.
Las corrientes I0 e Ic son corrientes medidas respectivamente por el primero 19 y el segundo 21 captadores. Las corrientes Ip e le pueden ser controladas por la unidad de control 23.
Asf, con el fin de reducir las variaciones rapidas y bruscas, es decir las variaciones que pueden conducir a un desgaste prematuro de la batena 3, la unidad de control 23 pilota el electrolizador 9 con el fin de absorber al menos parcialmente estas variaciones rapidas y nivelar la corriente lb recibida por la batena 3. Las variaciones rapidas corresponden por ejemplo a las variaciones cuyo valor absoluto de la derivada es superior a un umbral predeterminado, calculandose la derivada por la unidad de control 23 a partir de las mediciones recibidas de los captadores 19 y 21. El umbral predeterminado se determina en funcion de la dinamica del electrolizador 9 y de la batena 9 e igualmente en funcion de la potencia del dispositivo de almacenado 1. En efecto, los convertidores (no representados) conectados a la o las unidades de generacion 17 o conectados a la carga 5 asf como la electronica de potencia conectada con el electrolizador 9 absorberan las variaciones pequenas y del orden del milisegundo. El pilotaje del electrolizador 9 permitira por consiguiente absorber las variaciones del orden del segundo. Asf, el umbral predeterminado corresponded a una variacion de una fraccion de la extension total de funcionamiento del dispositivo de almacenado 1 en un intervalo de algunos segundos. Por ejemplo, si la o las unidades de generacion tienen una extension comprendida entre 0 y 10kW, una variacion medida a nivel del captador 19 superior a 1/3 de esta extension, es decir aproximadamente 3kW en un intervalo de tiempo inferior a 10 segundos disparara el pilotaje del electrolizador mediante la unidad de control 23 para absorber esta variacion. Hay que notar que estos valores se facilitan a tftulo de ejemplo, debiendo los valores ser ajustados experimentalmente en funcion de las caractensticas de los diferentes equipos.
En efecto, el tiempo de respuesta del electrolizador 9 es relativamente corto (algunos milisegundos) y permite absorber una gran parte de las variaciones bruscas de flujo electrico correspondiente a la diferencia entre I0 e Ic, siendo las variaciones del orden del segundo en el caso de un generador fotovoltaico y del orden de 100ms para la carga 5 en el encendido de un equipo electrico.
Cuando el diferencial I0-Ic (o similarmente Ic-I0) se vuelve estable, el electrolizador vuelve de forma lenta a su valor de consigna, de origen, por ejemplo al 50% de su potencia nominal con el fin de poder compensar las futuras variaciones del diferencial I0-Ic.
Ademas en el caso de un electrolizador alcalino monopolar, con el fin de mantener una zona de reserva para poder absorber las variaciones del diferencial, el electrolizador 9 se utiliza de preferencia en un intervalo que va del 10% al 90% de su potencia nominal, permitiendo el 10% que queda en funcionamiento a potencia elevada y a potencia baja absorber las variaciones del diferencial I0-Ic.
Por otro lado, la batena 3 y el electrolizador 9 estan dimensionados con el fin de permitir una utilizacion del electrolizador 9 en grandes periodos de tiempo. En efecto, con el fin de utilizar lo menos posible la pila de combustible 15, esta ultima se utilizara por ejemplo solamente en invierno en el caso en que la unidad de generacion sea un generador fotovoltaico. La batena 3 debe por consiguiente tener una capacidad suficiente para poder asegurar el almacenado de la energfa proporcionada por la unidad de generacion 17, por ejemplo un generador fotovoltaico, y alimentar la carga 5 el resto del ano. Por otro lado, con el fin de poder absorber las variaciones de corriente a nivel de la batena 3, el electrolizador 9 debera ser utilizado casi de forma permanente (en el periodo durante el cual la pila de combustible 15 no se utiliza). Asf, el electrolizador 9 tendra una potencia baja con el fin de poder ser alimentado por la batena 3 por ejemplo durante la noche cuando I0 es nulo y la batena 3 estara ligeramente sobredimensionada con relacion a la carga 5 para poder asegurar la alimentacion del electrolizador 9 durante la noche. La utilizacion de un electrolizador alcalino monopolar permite por consiguiente debido a la posibilidad de bajar su valor de consigna a valores muy bajos poder permanecer activo limitando su consumo y por consiguiente la descarga de la batena 3 cuando I0 es bajo o nulo.
La figura 6 representa un ejemplo de grafico que representa corrientes I en funcion del tiempo t en el caso en que la batena alimenta la carga 5 y cuando el electrolizador es activado, por ejemplo durante la noche en el verano. Las corrientes representadas corresponden:
- a la corriente Ib' que es la corriente que sena trasegada a la batena en ausencia de pilotaje espedfico del electrolizador 9 y correspondiente a las variaciones del diferencial (Ic-I0, con I0=0 si se dispone solamente de los captadores fotovoltaico y cuando es de noche) que son mediciones realizadas por los captadores 19
y 21,
- a la corriente Ie absorbida por el electrolizador 9 cuando es pilotado espedficamente segun los modos de realizacion de la invencion y,
- a la corriente Ib trasegada a la batena cuando el electrolizador 9 es pilotado con el fin de absorber las variaciones del diferencial Ic-I0 segun los modos de realizacion de la invencion.
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El grafico comprende particularmente tres periodos indicados por P1, P2 y P3 situados respectivamente entre los tiempos tl y t2, t3 y t4 y t5 y t6. En el tiempo t1, la corriente Ib' experimenta un fuerte aumento por ejemplo debido a la puesta en funcionamiento simultanea de varios aparatos electricos, la unidad de control 23 ajusta entonces el valor de consigna del electrolizador 9 y del primer convertidor DC/DC 11 en sentido opuesto, la corriente le disminuye por consiguiente fuertemente pero esta limitada por su valor de umbral mmimo. Justo antes del tiempo t2, la corriente lb' disminuye fuertemente por ejemplo debido al apagado de equipos electricos, el electrolizador 9 es entonces pilotado para aumentar fuertemente su valor de consigna. Asf, en el periodo P1, la corriente Ib de la batena 3 experimenta una variacion mucho mas baja que la variacion de Ib'.
Durante el periodo P2, la corriente Ib' baja fuertemente despues de t3, el electrolizador 9 aumenta entonces fuertemente su valor de consigna para absorber mas flujo electrico y luego la corriente Ib' aumenta fuertemente justo antes de t4 de forma que el electrolizador 9 baja fuertemente su valor de consigna justo antes de t4 para reducir el flujo electrico absorbido y compensar las variaciones de la corriente Is.
Por ultimo, durante el periodo P3 donde la corriente Ib' aumenta fuertemente, el electrolizador baja su valor de consigna hasta alcanzar su valor de umbral mmimo luego cuando en t6 la corriente Ib' se vuelve estable, el electrolizador 9 sube lentamente su valor de consigna hasta un valor medio con el fin de poder absorber las variaciones futuras.
De este modo, gracias al pilotaje del electrolizador 9 en funcion de las variaciones del diferencial Ib', es decir del diferencial Ic-I0, la corriente ib absorbida por la batena 3 comprende muchas menos variaciones de forma que la corriente absorbida por la batena Ib se nivele.
Asf en caso de una gran variacion en un intervalo de tiempo reducido como entre los tiempos t3 y t4, la amplitud de las variaciones experimentadas por la corriente Ib de la batena 3 puede reducirse en un factor de tres. El pilotaje del electrolizador 9 en funcion de las variaciones de las corrientes intercambiadas a nivel de la barra colectora de corriente continua 4 permite por consiguiente reducir las variaciones de carga rapidas experimentadas por la batena 3 y aumentar asf el tiempo de duracion de la indicada batena 3. De la misma manera, en el caso en que la batena 3 se encuentre en fase de carga por la o las unidades degeneracion 17 y en el caso en que la corriente proporcionada I0 por estas unidades de generacion 17 disminuya o aumente fuertemente, por ejemplo debido al paso de una nube por encima de los paneles en el caso de un generador fotovoltaico o de rafagas de viento en el caso de una eolica, el electrolizador 9 puede ser pilotado para absorber estas variaciones rapidas e importantes con el fin de nivelar la corriente Ib absorbida por la batena 3.
Por otro lado, la unidad de control 23 puede pilotar el electrolizador 9 con el fin de controlar el nivel de carga de la batena 3 y con el fin de ajustar este nivel de carga a un valor predeterminado. En efecto, cuando el valor de I0-Ic es positivo, la diferencia es absorbida bien sea por el electrolizador 9 o por la batena 3 de forma que el pilotaje del electrolizador 9 permita controlar el nivel de carga de la batena 3 recargandola mas o menos.
El pilotaje del electrolizador 9 por la unidad de control 23 permite por consiguiente controlar el nivel de carga de la batena 3.
Segun un modo de realizacion de la presente invencion, el nivel de carga de la batena 3 se regula en funcion de las previsiones de produccion de la unidad de generacion 17 y/o de las previsiones de consumo de la carga 5. Cuando se produce un desfase temporal entre la produccion y el consumo, el nivel de carga de la batena 3 se regula a un nivel alto al final del periodo de produccion y a un nivel bajo al comienzo del periodo de produccion con el fin de maximizar el intervalo de utilizacion de la batena 3 para alimentar la carga 5.
Por ejemplo, en el caso donde la unidad de generacion 17 sea un generador fotovoltaico, el electrolizador 9 puede ser pilotado de forma que tenga un nivel de carga de la batena 3 proximo a su nivel de carga maximo a la cafda de la noche y proximo a su nivel de carga mmimo al amanecer. Sin embargo, la regulacion del nivel de carga de la batena 3 se realiza de forma progresiva evitando las variaciones rapidas de la corriente Ib.
Por otro lado, el dispositivo de almacenado 1 puede tambien tener un funcionamiento estacionario en el cual la pila de combustible 15 funcione solamente una parte del ano. Por ejemplo, en el caso de un generador fotovoltaico, la produccion del generador fotovoltaico permita alimentar la carga 5 en primavera y en otono y recargar la unidad de almacenado de hidrogeno 7 en verano de forma que la pila de combustible 15 casi solo funcionara en invierno con el fin de compensar la bajada de produccion del generador fotovoltaico y la elevacion del consumo de la carga 5.
La regulacion del nivel de carga de la batena 3 puede tambien ser realizada en funcion de previsiones meteorologicas con el fin de disponer de un nivel de carga de la batena 3 suficiente para poder alimentar la carga 5.
La presente invencion se refiere igualmente a un procedimiento de gestion del dispositivo de almacenado 1 presentado en la figura 1 y cuyas diferentes etapas se describen en la figura 7. La primera etapa 101 se refiere a la medicion del flujo electrico proporcionado por la o las unidades de generacion 17 al dispositivo de almacenado 1 por el primer captador 19.
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La segunda etapa 102 corresponde a la medicion del flujo electrico proporcionado por el dispositivo de almacenado 1 a la carga 5 por el segundo captador 21.
La tercera etapa 103 se refiere al pilotaje del electrolizador 9 por la unidad de control 23 en funcion de las mediciones de las etapas 101 y 102, siendo el pilotaje realizado con el fin de compensar las variaciones rapidas de flujo y nivelar las variaciones de carga a nivel de la batena 3. La cuarta etapa 104 es una etapa opcional y se refiere a la regulacion del nivel de carga de la batena a un nivel predeterminado en funcion de las previsiones de produccion de la unidad de generacion 17 y de consumo de la carga 5.
Ademas, hay que observar que estas etapas no son forzosamente realizadas de forma secuencial sino que pueden ser realizadas de forma continua y simultanea de forma que el electrolizador 9 sea pilotado de forma permanente con el fin de minimizar las variaciones rapidas de carga a nivel de la batena 3 y regulando de forma lenta el nivel de carga de la batena 3.
De este modo, el pilotaje del electrolizador 9 de forma que su flujo electrico absorbido sea inverso a las variaciones de flujo electrico a nivel de la barra colectora de corriente continua 4 permite nivelar las variaciones de la corriente Ib absorbida por la batena 3 y asf aumentar su tiempo de duracion. Ademas, el nivel de carga de la batena 3 puede ser regulado por el pilotaje del electrolizador 9 en funcion de las previsiones de produccion y de consumo de energfa con el fin de utilizar la batena 3 de forma mas eficaz y para limitar la utilizacion de la pila de combustible 15. La utilizacion de un electrolizador alcalino monopolar que permite obtener una gran fiabilidad asf como una utilizacion en todo el intervalo de potencia del electrolizador permite optimizar la absorcion de las variaciones. Ademas, la posibilidad de hacer funcionar el electrolizador a baja potencia permite aumentar su tiempo de utilizacion y su interes para absorber las variaciones de corriente a nivel de la batena 3.
La prolongacion del tiempo de duracion de la batena debido a la absorcion de las variaciones de flujo electrico por el electrolizador permite alargar el tiempo de duracion del dispositivo de almacenado 1 lo cual puede ser nada despreciable en el caso de un dispositivo instalado en un entorno de diffcil acceso como por ejemplo en la montana, en una isla o en una region lejana.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de almacenado de ene^a (1) destinado para ser alimentado por al menos una unidad de generacion (17) de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable, comprendiendo el mencionado dispositivo (1) los equipos siguientes:
    - una batena electroqmmica (3),
    - una unidad de almacenado mediante hidrogeno (7) montada en paralelo a la batena electroqmmica (3), comprendiendo la indicada unidad de almacenado (7) un electrolizador alcalino (9) y medios de almacenado de hidrogeno (13), estando la indicada batena (3) y la mencionada unidad de almacenado (7) destinadas por una parte para almacenar la energfa proporcionada por la, al menos una, unidad de generacion (17) y por otra parte para alimentar una carga (5), caracterizado por que el dispositivo comprende igualmente:
    - un primer captador de medicion (19) del flujo electrico proporcionado por la, al menos una, unidad de generacion (17),
    - un segundo captador de medicion (21) del flujo electrico proporcionado a la carga (5),
    - una unidad de control (23) conectada con el primero (19) y con el segundo (21) captadores de medicion y configurada para pilotar el electrolizador (9) en funcion de las variaciones de flujo electrico medidas por los indicados primero (19) y segundo (21) captadores, siendo el pilotaje de dicho electrolizador (9) realizado para absorber al menos parcialmente variaciones rapidas de los flujos electricos medidos, correspondiendo las variaciones rapidas de los flujos electricos medidos a las variaciones cuyo valor absoluto de la derivada es superior a un valor de umbral predeterminado.
  2. 2. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun la reivindicacion 1 en el cual la unidad de control (23) esta configurada para regular el nivel de carga de la batena electroqmmica (3) a un nivel predeterminado y variable en el transcurso del tiempo.
  3. 3. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun la reivindicacion 2, en el cual el nivel predeterminado esta determinado en funcion de las previsiones de produccion por la unidad de generacion (17) y de consumo de flujo electrico por la carga (5).
  4. 4. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun una de las reivindicaciones anteriores en el cual el electrolizador alcalino (9) de la unidad de almacenado de hidrogeno es un electrolizador alcalino monopolar.
  5. 5. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el cual la unidad de almacenado mediante hidrogeno (7) comprende un electrolizador alcalino monopolar (9) configurado para convertir el flujo electrico recibido en hidrogeno, medios de almacenado de hidrogeno (13) que comprenden al menos un hidruro metalico y una pila de combustible (15) configurada para convertir el hidrogeno almacenado en flujo electrico.
  6. 6. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun la reivindicacion 5, en el cual la unidad de control esta configurada para pilotar la pila de combustible (15) en funcion de las variaciones de flujo electrico medidas por los indicados primero (19) y segundo (21) captadores.
  7. 7. Dispositivo de almacenado de energfa (1) segun una de las reivindicaciones anteriores en el cual la, al menos una, unidad de generacion (17) de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable comprende al menos un equipo entre los equipos siguientes:
    - un generador fotovoltaico,
    - una eolica,
    - un generador hidroelectrico.
  8. 8. Procedimiento de gestion de un dispositivo de almacenado de energfa (1) destinado para ser alimentado por al menos una unidad de generacion (17) de un flujo electrico a partir de una fuente de energfa renovable, comprendiendo el indicado dispositivo los equipos siguientes:
    - una batena electroqmmica (3),
    - una unidad de almacenado mediante hidrogeno (7) montada en paralelo a la batena electroqmmica (3), comprendiendo la indicada unidad de almacenado (7) un electrolizador alcalino (9) y medios de almacenado de hidrogeno (13), estando la indicada batena (3) y la mencionada unidad de almacenado (7) destinadas por una parte para almacenar la energfa proporcionada por la, al menos una, unidad de generacion (17) y por otra parte para
    alimentar una carga (5),
    - un primer captador de medicion (19) del flujo electrico proporcionado por la, al menos una, unidad degeneracion (17),
    - un segundo captador de medicion (21) del flujo electrico proporcionado a la carga (5),
    5 - una unidad de control (23) conectada a los medios de medicion del flujo electrico y configurada para pilotar el
    electrolizador (9), comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes cuyo orden puede variar y/o que pueden desarrollarse simultaneamente:
    - una etapa de medicion (101) del flujo electrico proporcionado por la unidad de generacion por el primer captador (19),
    10 - una etapa de medicion (102) del flujo electrico consumido por la carga por el segundo captador (21),
    - una etapa de pilotaje (103) del electrolizador (9) en funcion de las mediciones del primero (19) y del segundo (21) captadores en la cual el pilotaje del electrolizador (9) se realiza de forma que absorba al menos parcialmente las variaciones rapidas de flujo electrico medidas, correspondiendo las variaciones rapidas de los flujos electricos medidos a las variaciones cuyo valor absoluto de la derivada es superior a un valor de umbral predeterminado.
    15 9. Procedimiento de gestion segun la reivindicacion 8 que comprende una etapa suplementaria (104) de regulacion
    del nivel de carga de la batena (3) a un nivel predeterminado y variable en el transcurso del tiempo.
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