Resumen de Modelado y caracterización funcional en régimen dinámico de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía: aplicación a supercondensadores y baterías de iones de litio
El modelo energético actual presenta una situación insostenible desde los puntos de vista medioambiental y económico. Las fuentes de energía renovables, son una alternativa que puede mejorar este complicado panorama energético. Sin embargo, la irregularidad en la generación asociada a estas fuentes de energía, las hace menos competitivas frente a las fuentes basadas en combustibles fósiles. Además, el uso de energía renovable no es suficiente para reducir el impacto medioambiental de los combustibles. Esto es debido a que el transporte es uno de los principales causantes de las emisiones de gases efecto invernadero y presenta una dependencia casi total de los derivados del petróleo. Por estas razones, el uso de sistemas de almacenamiento electroquímico, se presenta cada vez más como una opción viable para su uso en sistemas de energía de respaldo en el caso de fuentes renovables de energía y como fuente principal de energía en el caso de vehículos eléctricos, gracias a los desarrollos que han experimentado tecnologías tales como los supercondensadores y baterías de iones de litio. Para integrar estos sistemas de almacenamiento en aplicaciones eléctricas de gran potencia es necesario conocer su funcionamiento y tener a disposición modelos que permitan simular el comportamiento real de estos dispositivos. Sin embargo, debido a la poca madurez de estas tecnologías no hay modelos ampliamente aceptados que permitan reproducir el comportamiento real de estos sistemas. En esta tesis doctoral se aborda el modelado dinámico de sistemas de almacenamiento electroquímico de energía formados por celdas de supercondensadores y de baterías de iones de litio. Debido a que estos sistemas son utilizados en aplicaciones eléctricas y con el objetivo de que estos modelos puedan ser utilizados en plataformas de simulación, los modelos propuestos corresponden a circuitos eléctricos determinados a partir de medidas experimentales de dispositivos utilizados en aplicaciones reales disponibles en el mercado. El punto de partida de la investigación es la comprobación experimental de los modelos utilizados por otros autores para simular el comportamiento de los sistemas de almacenamiento estudiados. Como resultado de estas pruebas se determina que los modelos basados en celdas individuales no permiten modelar de forma precisa el comportamiento dinámico de conjuntos de SCs conectados en serie y módulos de baterías de iones de litio. A partir de los resultados experimentales de pruebas de caracterización de los sistemas estudiados en el dominio de la frecuencia se proponen modelos basados en unidades funcionales en lugar de celdas individuales para reproducir el comportamiento dinámico de sistemas de almacenamiento electroquímico de energía formados por celdas de supercondensadores y baterías de iones de litio. Los resultados de la comprobación experimental de los modelos basados en unidades funcionales muestran que estos modelos permiten reproducir con mayor exactitud el comportamiento real de los sistemas probados en comparación con los presentados por otros autores. A lo largo de esta tesis se desarrollan y justifican diferentes procedimientos de modelado basados en estas premisas, que pueden extenderse a cualquier tecnología de almacenamiento electroquímico basada en módulos compuestos por celdas individuales debido a la universalidad y reproducibilidad de las pruebas desarrolladas. ----------------------------------------------
