Sistemas de almacenamiento de energía. Baterías de flujo

Abstract

En este Trabajo Fin de Máster se realiza un estado del arte inicial en el que se pone en situación al lector sobre las distintas fuentes de energías renovables que existen, así como los distintos tipos de sistemas de almacenamiento de energía con los que se cuentan hoy en día. Posteriormente, se centrará en dos sistemas de almacenamiento: Las Baterías de Litio, que se trata de las baterías más avanzadas y comercializadas en el mercado actual, de hecho, son las baterías que tienen un uso diario en la población mundial de una forma muy común y, por otro lado, las Baterías de Flujo, una tecnología con un interés creciente en los investigadores debido a las buenas características que presenta y que se espera que sean las baterías del futuro. Inicialmente se hace una breve introducción de las energías renovables, realizando una clasificación de los distintos tipos que existen y comentando la problemática existente en la actualidad junto con los beneficios que puede generar en el futuro si estas energías se administran de la forma correcta. Tras este punto se centra en las tecnologías de almacenamiento de energía, donde se explica la importancia que tienen en torno a las energías renovables los distinto tipos de tecnologías con las que se cuenta actualmente. A partir de ahí, se centra la atención en las Baterías de Flujo y las de Litio, donde se comentan las características generales que poseen las baterías para continuar con un análisis más exhaustivo de los dos tipos de baterías mencionados anteriormente y, finalmente, realizar una comparativa entre estas. Además, se incluye una sección en la que se menciona la implementación de un bloque de simulación de las baterías de flujo en un programa comercial, que al ejecutarlo nos permite interpretar de una forma más visual cual sería el funcionamiento de estas en un entorno real. Para concluir, se profundiza en las aplicaciones energéticas en las que se pueden emplear estas tecnologías, obteniendo una visión general sobre el estado de madurez en el que se encuentra cada una de ellas a través de la escala TRL (Technology Readiness Level) ideada por la NASA y una comparativa técnica para evaluar de forma más visual la betería que mejor se ajusta en cada tipo de aplicación.

In this Master's Thesis an initial state of the art is made in which the reader is put in situation on the different renewable energy sources that exist, as well as the different types of energy storage systems that are available today. Subsequently, it will focus on two storage systems: Lithium Batteries, which are the most advanced and commercialized batteries in the current market—in fact, they are the batteries that have a daily use in the world population in a very common way—and, on the other hand, the Flow Batteries, a technology with a growing interest in researchers due to the good characteristics it presents and which are expected to be the batteries of the future. Initially, a brief introduction of renewable energies is made, making a classification of the different types that exist, and commenting on the existing problems at present, along with the benefits that can be generated in the future if these energies are managed in the correct way. After this point, the focus is on energy storage technologies, where the importance of the different types of technologies currently available for renewable energies is explained. From there, attention is focused on Flow Batteries and Lithium Batteries, where the general characteristics of the batteries are discussed, followed by a more exhaustive analysis of the two types of batteries mentioned above and, finally, a comparison between them. In addition, a section is included in which the implementation of a simulation block of flow batteries in a commercial program is mentioned, which when executed allows us to interpret in a more visual way what would be the operation of these in a real environment. To conclude, the energy applications in which these technologies can be used are examined in depth, providing an overview of the state of maturity of each of them, using the TRL (Technology Readiness Level) scale devised by NASA and a technical comparison to visually evaluate the battery that is most suitable for each type of application.