Estudio y modelado de la respuesta dinámica de baterías electroquímicas destinadas a las aplicaciones estacionarias

• Autores: Manuel García Plaza
• Directores de la Tesis: Jaime Alonso-Martínez de las Morenas (dir. tes.), Joaquín Eloy-García Carrasco (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jesús Palma del Val (presid.), Mónica Chinchilla Sánchez (secret.), Roberto Alves Baraciarte (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Electrónica
    • Física atómica y nuclear
      • Conversión de energía
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de los ordenadores
      • Dispositivos de almacenamiento
    • Tecnología energética
      • Generación de energía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • Los sistemas de acumulación energética ofrecen dar solución a múltiples problemas en importantes sectores de la sociedad. En los últimos años ha ido aumentando el número de diferentes oportunidades de aplicación y de servicio que son capaces de proporcionar en las redes eléctricas. Esto se ha visto favorecido por el aumento del porcentaje de energías renovables en el mix eléctrico, ya que mediante la acumulación energética se facilita su integración ante los problemas de su no gestionabilidad. Esta tesis se centra en el estudio de las aplicaciones estacionarias ofrecidas por los sistemas de acumulación. Tras intentar identificar todas las posibilidades se profundiza en el estudio de aquellas que se consideran más importantes en la actualidad o con una perspectiva de desarrollo a corto plazo. Una vez examinados los principales algoritmos para las aplicaciones seleccionadas, se implementan para el análisis de sus respuestas. Existen diversos tipos de sistemas de acumulación capaces de cubrir las especificaciones de las aplicaciones estudiadas. Hoy en día, las baterías electroquímicas son las candidatas más extendidas para brindar tales servicios a las redes eléctricas. Se ha considerado imprescindible estudiar los principales parámetros que definen su comportamiento, así como las herramientas de modelado que permiten su simulación y su uso dentro de sistemas más complejos. Se ha hecho hincapié en los parámetros más influyentes de las baterías basadas en electrodos de plomo, níquel y litio. Se ha profundizado en aquellos que son determinantes para las de níquel?cadmio, la tecnología que compone la bancada usada para la implementación de los algoritmos de las aplicaciones estudiadas. Reflejo de ésto es que uno de los efectos más estudiados es el de la histéresis, que es un parámetro significativamente más influyente en las baterías de níquel?cadmio que en el resto de las tecnologías tratadas. Los ensayos de caracterización y de evaluación de los modelos se han llevado a cabo en un banco de ensayos diseñado para tal labor. Los algoritmos de las aplicaciones estacionarias estudiadas se han implementado en tiempo real en otro banco de ensayos del laboratorio. Sus resultados confirman la validez de los propios algoritmos, así como de las herramientas de modelado. Estas herramientas han permitido inicialmente el diseño de los algoritmos en un ámbito de simulación y posteriormente, en su implementación, la obtención de los parámetros de las baterías necesarios tanto para el algoritmo global que define el nivel superior de control como para los algoritmos de seguridad del sistema y de la propia batería.