Durant els darrers quatre anys, el projecte HYBRIS (sistema d’emmagatzematge d’energia de bateria híbrida per a segments de xarxa avançada i darrere de comptador) s’ha centrat en el desenvolupament d’un sistema d’emmagatzematge d’energia híbrid (HESS) mitjançant la integració de bateries de titanat de liti (LTO) i tecnologies de bateries de flux redox orgànic aquós (AORFB). L’objectiu final és poder fer front a diferents demandes energètiques, des de sol·licituds intensives d’energia fins a l’alliberament d’energia a llarg termini.
L’objectiu central d’HYBRIS era demostrar la viabilitat d’aquests sistemes híbrids en diferents casos d’ús com microxarxes insulars, per alliberar serveis energètics on no hi ha xarxes elèctriques convencionals, microxarxes connectades a la xarxa, on l’emmagatzematge d’energia pot alliberar serveis per garantir l’estabilitat, reduir costos operatius i augmentar l’ús d’energies renovables i comunitats energètiques i usuaris privats, on normalment els sistemes d’emmagatzematge són essencials per obtenir fiabilitat. En aquest projecte han col·laborat dos grups de recerca de l’IREC, entre els quals destaquen el grup de Materials de Bateries (amb activitats dirigides per Elías Martínez) i el Departament de Sistemes de Potència(activitats coordinades per Àlber Filbà). La integració dels dos sistemes de bateries va requerir una electrònica de potència avançada per gestionar el flux d’energia entre les bateries i la xarxa.
Per facilitar el desplegament del sistema híbrid en múltiples llocs de demostració, es va dissenyar un prototip per ser portàtil dins d’un contenidor. Aquest sistema incloïa tots els components necessaris, com ara mòduls de bateries, convertidors de potència, sistemes de control i mecanismes de seguretat. En un darrer pas, HYBRIS va demostrar el rendiment del sistema de bateries en una petita comunitat energètica de Messina gestionada per Solidarity and Energy, amb diversos panells fotovoltaics i un ESS ja instal·lats. La intenció principal d’aquest estudi de cas era validar la capacitat de l’emmagatzematge HESS per augmentar les capacitats d’emmagatzematge d’energia in situ, augmentant l’autoconsum d’energia fotovoltaica i evitant talls d’energia.
Els resultats van mostrar que tant els models de bessons digitals com les representacions HiL poden reproduir estudis de casos reals. El sistema ha estat dissenyat per oferir serveis tant energètics com intensius. L’arquitectura de control i comunicació, utilitzant solucions tant en núvol com locals, s’ha integrat juntament amb bateries i electrònica de potència en un sistema únic d’emmagatzematge d’energia en contenidors, fàcil de transportar i instal·lar a les instal·lacions de l’usuari final.
El sistema de gestió d’energia (EMS) juga un paper fonamental en l’optimització de l’ús d’ambdues bateries, assegurant que la bateria LTO gestiona les demandes d’energia a curt termini mentre que l’AORFB gestiona l’emmagatzematge d’energia a llarg termini. L’EMS també supervisa la salut de la bateria, l’estat de càrrega (SOC) i altres paràmetres clau per garantir un funcionament eficient i la longevitat del sistema. A més del control local, l’HESS s’avalua de forma remota a nivell de núvol pel sistema avançat de gestió de la bateria (ABMS). L’ABMS utilitza dades de la bateria per alimentar un model intern dels sistemes implicats. L’ABMS envia periòdicament dades a l’EMS amb gràfics de rendiment, estat de salut avançat, potència en funció de la temperatura per a cada bateria i indicador de preferència tecnològica. Aleshores, aquesta informació s’explota per optimitzar el control de la bateria HESS a llarg termini i maximitzar les operacions del seu cicle de vida. L’ús de les noves tecnologies, com ara l’accés a grans dades, estratègies d’optimització, algorismes basats en IA, pot permetre la realització de sistemes avançats de gestió d’energia (EMS) capaços d’analitzar dades de la xarxa, patrons meteorològics i mercats elèctrics per optimitzar el funcionament de HESS. Paral·lelament, s’ha desplegat el modelatge digital de bessons del sistema HYBRIS per entrenar i predir les respostes del sistema a les estratègies d’optimització proposades.
El nostre projecte demostra que els sistemes de bateries híbrids ofereixen avantatges convincents per a l’emmagatzematge d’energia a escala d’edificis. Mitjançant la integració d’aquestes tecnologies complementàries, hem creat una solució que proporciona una resposta ràpida d’energia i capacitats d’emmagatzematge d’energia de llarga durada.
