Un sistema de almacenamiento de energía por volante de inercia utiliza un volante de inercia para el almacenamiento de energía (véase Almacenamiento de energía por volante de inercia ) y puede ser una instalación de almacenamiento comparativamente pequeña con una potencia pico de hasta 20 MW. Normalmente se utiliza para estabilizar hasta cierto punto las redes eléctricas, para ayudarlas a permanecer en la frecuencia de la red y para servir como almacenamiento de compensación a corto plazo. A diferencia de las centrales eléctricas de almacenamiento comunes, como las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo con capacidades de hasta 1000 MWh, los beneficios de las centrales eléctricas de almacenamiento por volante de inercia se pueden obtener con una instalación en el rango de unos pocos kWh a varias decenas de MWh. [1] Son comparables en esta aplicación con las centrales eléctricas de almacenamiento por batería .
Los posibles campos de aplicación son aquellos lugares en los que se puede obtener y almacenar energía eléctrica y que se debe volver a suministrar para compensar, por ejemplo, las fluctuaciones en el rango de segundos de la energía eólica o solar. Estas instalaciones de almacenamiento están formadas por volantes de inercia individuales de diseño modular. Por volante de inercia se puede absorber o liberar energía de hasta 150 kWh. Mediante combinaciones de varios de estos acumuladores de volante de inercia, que se alojan individualmente en tanques de vacío enterrados bajo tierra, se puede alcanzar una potencia total de hasta varias decenas de MWh. Las conexiones eléctricas alimentan motores de baja tensión a través de un circuito intermedio de CC y los sistemas de conversión de potencia son comparables a los que se encuentran en las plantas utilizadas en la aplicación de transmisiones de corriente continua de alta tensión. [2]
A veces, las centrales eléctricas de almacenamiento de baterías se construyen con sistemas de almacenamiento de energía con volante de inercia para conservar la energía de la batería. Los volantes de inercia pueden manejar mejor las fluctuaciones rápidas. [3] [4]
En los vehículos se utilizan pequeños volantes de inercia como mecanismo adicional a las baterías para almacenar la energía de frenado mediante regeneración . La energía se puede almacenar a corto plazo y luego liberar de nuevo en la fase de aceleración de un vehículo con corrientes eléctricas muy elevadas. De este modo se conserva la energía de la batería. [3]
El almacenamiento de energía en el volante de inercia ha demostrado ser útil en los tranvías . Durante el frenado (por ejemplo, al llegar a una estación ), se producen picos de energía elevados que no siempre se pueden devolver a la red eléctrica debido al peligro potencial de sobrecarga del sistema. Las plantas de energía de almacenamiento de energía en el volante de inercia se encuentran en contenedores a los lados de las vías y absorben el exceso de energía eléctrica. Por ejemplo, en Zwickau se recuperan anualmente hasta 200 MWh de energía por sistema de freno . [5]
En Stephentown, Nueva York , Beacon Power opera en una planta de energía de almacenamiento de volante de inercia con 200 volantes de inercia de 25 kWh de capacidad y 100 kW de potencia. En conjunto, esto da una capacidad de 5 MWh y 20 MW de potencia. Las unidades operan a una velocidad máxima de 15.000 rpm. El volante de inercia del rotor está formado por fibras de CFRP enrolladas que se rellenan con resina. La instalación está destinada principalmente al control de frecuencia. Este servicio se vende a la red eléctrica de Nueva York. [6]
Stadtwerke München (SWM, Múnich , Alemania ) utiliza un sistema de almacenamiento de energía mediante volante de inercia para estabilizar la red eléctrica, así como para controlar la energía y compensar las desviaciones de las fuentes de energía renovables. La planta es de Jülich Stornetic GmbH. El sistema consta de 28 volantes de inercia y tiene una capacidad de 100 kWh y una capacidad de 600 kilovoltamperios (kVA). Los volantes de inercia giran a una velocidad máxima de 45.000 rpm. [7]
En Ontario , Canadá , Temporal Power Ltd. opera una planta de energía con almacenamiento de energía por volante de inercia desde 2014. Consta de 10 volantes de inercia hechos de acero. Cada volante de inercia pesa cuatro toneladas y tiene 2,5 metros de alto. La velocidad máxima de rotación es de 11.500 rpm. La potencia máxima es de 2 MW. El sistema se utiliza para la regulación de frecuencia. Después de un exitoso período de prueba de tres años, el sistema se ampliará a 20 MW y luego a 100 MW. [8]
La ciudad de Fresno , en California, está utilizando plantas de energía con almacenamiento de energía a partir de volantes de inercia construidas por Amber Kinetics para almacenar energía solar, que se produce en exceso durante el día, para su consumo durante la noche. [9]
En la isla de Aruba hay actualmente una planta de almacenamiento de energía mediante volante de inercia de 5 MWh construida por Temporal Power Ltd. [10] [11] La isla pretende convertir su suministro de energía a 100 por ciento renovable para 2020. [12]
Ahora es posible (desde 2013) construir un sistema de almacenamiento de volante de inercia que pierde sólo el 5 por ciento de la energía almacenada en él por día (es decir, la tasa de autodescarga). [13]
PG&E contrata 75 MWh de almacenamiento de energía que se prevé aumentar a 580 MWh de capacidad