ES2372834B1 - sistema de almacenamiento de energia eléctrica procedente de energías renovables. - Google Patents

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Abstract

Sistema de almacenamiento de energía eléctrica procedente de energías renovables, que consiste en almacenar conjuntamente en un acumulador (3) de electricidad de corriente continua la producción eléctrica de un grupo generador (1) eólico y de un grupo generador (4) fotovoltaico.

Description

tricidad cuando la demanda de consumo es alta, sin
Sistema de almacenamiento de energía eléctrica procedente de energías renovables. Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la producción de electricidad mediante energías renovables, proponiendo un sistema que se basa en el almacenamiento conjunto de energía eléctrica de origen eólico y energía eléctrica de origen fotovoltaico, para adaptar la energía eléctrica que se produce, respecto de la demanda del consumo eléctrico, con el fin de suministrar la carga eléctrica adaptada, a la red de distribución y/o transporte de la electricidad, permitiendo la integración de más cantidad de energía eléctrica y mayor capacidad de evacuación de la energía eléctrica de producción eólica y de producción fotovoltaica, en contribución a la seguridad y estabilidad de la gestión del sistema eléctrico. Estado de la técnica
Las energías renovables, como la eólica y la fotovoltaica, se rigen por unas Normativas que restringen, en función de las características de la instalación productora y de la relación entre la demanda y la oferta de energía eléctrica, la cantidad de carga eléctrica que se puede suministrar a la red de distribución y/o transporte del sistema eléctrico.
Debido a ello, actualmente se producen conflictos a la hora de integrar en la red del sistema eléctrico toda la electricidad que producen las instalaciones eólicas que se hallan en funcionamiento.
En consecuencia, el rendimiento de dichas instalaciones eólicas de producción eléctrica se ve afectado de manera negativa, ya que cuando la producción es alta en relación con la demanda de consumo, como ocurre en los espacios de tiempo que la demanda de consumo disminuye por las circunstancias habituales de las actividades de la demanda, se produce una situación que afecta a la seguridad y estabilidad de la red eléctrica de distribución y/o transporte.
Dicho problema se acentúa a medida que se incrementa la potencia de la energía eléctrica de producción eólica a evacuar, de modo que las restricciones de la producción eólica aumentan proporcionalmente al incremento de la potencia.
En ese sentido, actualmente se producen restricciones de potencia nominal y de potencia de cortocircuito en los nudos, tanto en el sistema de distribución como en el sistema de transporte de la energía eléctrica, lo cual conlleva una pérdida de aprovechamiento de la energía eólica, que resulta relevante, ya que dicha energía es limpia y de coste variable cero.
De acuerdo con todo ello, es un concepto prioritario y de gran interés poder recoger toda la carga eléctrica que son capaces de producir las instalaciones eólicas puestas en funcionamiento, para suministrar dicha carga a la red de distribución y/o transporte de energía eléctrica de una manera combinada con la producción instantánea, según se requiera, con el fin de mantener de manera constante un nivel de aportación de carga a la red eléctrica en el límite de lo permitido o en la proximidad de dicho límite, ajustando la oferta a la demanda, así como disponer de una reserva de potencia primaria, secundaria y terciaria, cumpliendo con los requisitos técnicos de la generación eléctrica ordinaria, lo cual no se ha desarrollado de una manera práctica hasta el momento.
Por el contrario, la producción fotovoltaica se pueque se presenten problemas de integración en la red de distribución y/o transporte del sistema eléctrico.
Objeto de la invención
La presente invención propone un sistema que permite paliar la deficiencia del aprovechamiento de la energía eléctrica de producción eólica, mediante una interconexión de instalaciones productoras de energía eléctrica eólicas y fotovoltaicas, respecto de un acumulador de almacenamiento de energía primaria (electricidad), para mantenerla en reserva y suministrarla cuando convenga, en condiciones de seguridad y estabilidad.
Este sistema objeto de la invención consiste en establecer una derivación controlada, total o parcial, de la conducción eléctrica de salida de una instalación eólica, en relación con un acumulador almacenador de electricidad en forma de corriente continua, acoplándose en conexión respecto del mismo acumulador la salida de una instalación fotovoltaica de potencia proporcional a la de la instalación eólica conectada con el acumulador.
Se obtiene así un sistema con el que la energía eléctrica de producción eólica se almacena en el acumulador eléctrico, junto con la energía eléctrica de producción fotovoltaica, haciendo esta última que el conjunto de la energía eléctrica almacenada resulte adaptado para la evacuación de la energía eléctrica de una manera segura y estable, desde el acumulador hasta la red de distribución y/o transporte del sistema eléctrico, consiguiéndose incrementar la capacidad de evacuación de la energía eléctrica de producción eólica, en una proporción de unas 2,75 veces superior a la permitida en el estado original, en el nudo de evacuación correspondiente.
Con ello se logra una reserva de la energía eléctrica producida, permitiendo realizar un seguimiento de adaptación entre la oferta y la demanda de la energía eléctrica.
El sistema permite, además, la integración de la potencia eólica necesaria para cumplimentar las directivas oficiales establecidas, sin necesidad de inversiones y cumplimentando los requisitos del operador del sistema eléctrico de distribución y/o transporte de la electricidad.
Por todo ello, el sistema de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la aplicación de las instalaciones productoras de electricidad a partir de las energías renovables. Descripción de las figuras
La figura 1 muestra en esquema la aplicación del sistema de la invención en una instalación de suministro eléctrico procedente de una producción eólica y una producción fotovoltaica. Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a un sistema destinado para optimizar el aprovechamiento de la producción eléctrica de instalaciones que operan con energías renovables, como la eólica y la fotovoltaica, con las que hay que respetar una limitación de la aportación puntual de la carga eléctrica a la red de distribución y/o transporte de la electricidad.
El sistema se basa en una instalación que comprende un grupo generador (1), mediante el cual se obtiene electricidad a partir de energía eólica, transmitiéndose la electricidad producida, a través de un
3 ES 2372834A1 4
convertidor de corriente (2) alterna/continua, a un acumulador (3) almacenador de electricidad.
La instalación del sistema incluye también un grupo generador (4), de producción de electricidad a partir de energía fotovoltaica, desde el cual se establece una conexión directa con el acumulador (3).
Por otro lado, el acumulador (3) se establece en conexión, a través de un convertidor de corriente (5) continua/alterna y de un transformador (6), respecto de la red (7) de transporte y/o distribución de la electricidad para el consumo.
Con ello así, la electricidad que produce el grupo generador (1) eólico y la electricidad que produce el grupo generador (4) fotovoltaico, se transmiten al acumulador (3), en el cual se almacenan conjuntamente, de modo que la electricidad procedente del grupo generador (4) fotovoltaico adapta el conjunto de la electricidad almacenada, la cual se puede suministrar a la red (7) en función de la demanda cumpliendo con las exigencias del operador del sistema eléctrico.
Esto supone la posibilidad de una entrega controlada de energía eléctrica segura y estable, desde el acumulador (3) a la red (7) de transporte y/o distribución, a través del convertidor (5) y del transformador (6), permitiendo la adaptación de la relación entre la demanda y la oferta de electricidad, con regulación de la potencia de cortocircuito, control de la energía reactiva y control de la tensión en el nudo de evacuación, manteniendo una reserva disponible de energía eléctrica en el acumulador (3) para cumplimentar las exigencias del operador del sistema eléctrico.
De este modo, el grupo generador (1) eólico puede funcionar a máximo rendimiento cuando la demanda de electricidad es baja y la producción supera el nivel de la cantidad puntual de carga eléctrica que se puede aportar a la red (7) de distribución y/o transporte de electricidad, almacenándose en el acumulador (3) la electricidad producida por dicho grupo generador (1), junto con la electricidad que produce el grupo generador (4) fotovoltaico, para suministrarse a la red (7) la cantidad de electricidad que es demandada en cada momento.
Desde el grupo generador (1) eólico se puede establecer una conexión (8) respecto de la línea (9) de suministro eléctrico a la red (7), para enviar, a través de dicha conexión (8), una parte de la electricidad producida por ese grupo generador (1), directamente a la red (7), mientras que el resto de la electricidad se envía al acumulador (3) para su almacenamiento junto con la electricidad procedente del grupo generador
(4)
fotovoltaico y desde dicho acumulador (3) suministrar una cantidad complementaria de electricidad adaptada según requiera puntualmente la demanda en la red (7).
La conexión (8) puede también anularse y enviar toda la electricidad producida por el grupo generador
(1)
eólico al acumulador (3), para ser almacenada junto con la electricidad procedente del grupo generador
(4)
fotovoltaico, y suministrar desde el acumulador (3), en forma adaptada a las condiciones exigidas, toda la electricidad que requiera la demanda puntual de cada momento en la red (7).
5 ES 2372834A1 6

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica procedente de energías renovables, para adaptar la producción de electricidad de procedencia eólica y de procedencia fotovoltaica, en relación con la demanda en la red (7) de distribución y/o transporte de la electricidad, caracterizado porque en relación con un acumulador (3) de electricidad de corriente continua se establece conexión tanto desde un grupo generador
    (1) de producción de electricidad a partir de energía eólica, como desde un grupo generador (4) de producción de electricidad a partir de energía fotovoltaica, almacenándose en el acumulador (3) conjuntamente ambas energías.
  2. 2. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica procedente de energías renovables, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la conexión entre el grupo generador (1) de producción de electricidad a partir de energía eólica y el acumulador
    (3)
    se establece a través de un convertidor de corriente
    (2)
    alterna/continua.
  3. 3. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica procedente de energías renovables, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque entre el grupo generador (1) de producción de electricidad a partir de energía eólica y la línea (9) de comunicación entre el acumulador (3) y la red (7) de distribución y/o transporte de la electricidad, se establece una conexión (8), a través de la cual puede enviarse directamente a la red (7) una parte de la electricidad que produce dicho grupo generador (1), mientras que el resto de la electricidad producida se envía al acumulador (3) de almacenamiento.
    ES 2 372 834 A1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200902353
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 17.12.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : H02J3/32 (2006.01) H02J15/00 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    Base de datos EPODOC, recuperado de EPOQUE:PN: JP 2007185008 & JP 2007185008 A (KANSAIDENRYOKU KK) 19.07.2007 1-3
    X
    DE 4322058 A1 (GIESBRECHT A -(RIPP-I)) 03.02.1994, Todo el documento 1-3
    Y
    DE 19630432 A1 (DORFMUELLER SOLARANLAGEN GMBH) 29.01.1998, Todo el documento 1-3
    Y
    EP 2110549 A2 (HITACHI ENG SERVICE CO LTD) 29.10.2009, Párrafos [0004]-[0009]; reivindicación 1; figuras 1-3
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 28.11.2011
    Examinador L. J. García Aparicio Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200902353
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H02J Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200902353
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 28.11.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 3 1,2 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 1-3 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200902353
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    Base de datos EPODOC, recuperado de EPOQUE:PN: JP 2007185008 & JP 2007185008 A (KANSAIDENRYOKU KK) 19.07.2007 19.07.2007
    D02
    DE 4322058 A1 (GIESBRECHT A -(RIPP-I)) 03.02.1994
    D03
    DE 19630432 A1 (DORFMUELLER SOLARANLAGEN GMBH) 29.01.1998
    D04
    EP 2110549 A2 (HITACHI ENG SERVICE CO LTD) 29.10.2009
  4. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El documento D1, que se considera uno de los posibles representantes más cercanos al objeto de la invención, divulga un sistema armonizador y modulador de la electricidad procedente de energía no gestionables (eólico (8) y foltovoltaico (7)), cuenta con un almacenador de energía eléctrica (3) en corriente continua, accediendo al mismo a través de un conversor, almacenándose conjuntamente tanto la energía procedente de la generación eólica como la procedente de la solar fotovoltaica. Hace las mismas funciones que las reivindicadas de servir como armonizador y modulador de las energías procedentes de energías no gestionables. Por lo tanto, se considera que la materia de la reivindicación primera no satisface los requisitos de patentabilidad establecidos en el Art. 4.1 de la LP 11/86 al carecer de novedad según lo establecido en el Art. 6.1 de la LP11/86 En la figura 1, del documento D1, se observa que la conexión entre el grupo generador de producción de electricidad a partir de energía eólica y el acumulador se establece a través de un convertidor de corriente (2) alterna / continua. Por lo tanto, tampoco la reivindicación segunda cuenta con novedad según lo establecido en el Art. 6.1 de la Ley 11/86. Respecto de la reivindicación tercera la conexión entre el grupo generador de energía eólica y la línea de comunicación entre el acumulador y la red, no es más que una mera opción de diseño que a un técnico en la materia se le ocurriría de manera evidente, ya que el problema técnico que solucionaría sería la conexión directa del generador eólico con la red de distribución sin necesidad de tener que transformar y almacenar toda la electricidad producida, hecho que sucedería cuando la generación coincide la demanda de energía. Por lo tanto en un sistema como el descrito el proveer una conexión directa de la generación con las redes de distribución es una posibilidad que a un técnico en la materia se le ocurriría de un modo inmediato. Por lo tanto, esta reivindicación carece de actividad inventiva según lo establecido en el Art. 8.1 de la LP 11/86, no satisfaciendo en consecuencia los requisitos de patentabilidad establecidos en el Art. 4.1 de la LP11/86. Similares consideraciones realizadas con el documento D1, se pueden hacer con el documento D2. También, la combinación de los documentos D3 y D4 rompe la actividad inventiva de la solicitud en sus tres reivindicaciones.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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