Durante los últimos cuatro años, el proyecto HYBRIS (Sistema de Almacenamiento de Energía con Baterías Híbridas para Segmentos Avanzados de Red y Trasera de Medidor) se ha centrado en el desarrollo de un Sistema Híbrido de Almacenamiento de Energía (SAH) mediante la integración de baterías de titanato de litio (LTO) y baterías de flujo redox orgánicas acuosas (AORFB). El objetivo final es abordar diversas demandas energéticas, desde las de alto consumo energético hasta la liberación de energía a largo plazo.
El objetivo principal de HYBRIS fue demostrar la viabilidad de estos sistemas híbridos en diferentes casos de uso, como las microrredes insulares, para liberar servicios energéticos donde las redes eléctricas convencionales no están disponibles; las microrredes conectadas a la red, donde el almacenamiento de energía puede liberar servicios para garantizar la estabilidad, la reducción de costes operativos y el aumento del uso de energías renovables; y las comunidades energéticas y usuarios privados, donde los sistemas de almacenamiento suelen ser esenciales para obtener ahorro de costes y fiabilidad. Dos grupos de investigación del IREC han contribuido a este proyecto: el grupo de Materiales para Baterías (con actividades lideradas por Elías Martínez) y el Departamento de Sistemas de Potencia (actividades coordinadas por Àlber Filbà). La integración de ambos sistemas de baterías requirió electrónica de potencia avanzada para gestionar el flujo de energía entre las baterías y la red.
Para facilitar la implementación del sistema híbrido en múltiples sitios de demostración, se diseñó un prototipo portátil dentro de un contenedor. Este sistema incluía todos los componentes necesarios, como módulos de batería, convertidores de potencia, sistemas de control y mecanismos de seguridad. Finalmente, HYBRIS demostró el rendimiento del sistema de batería en una pequeña comunidad energética de Messina, gestionada por Solidaridad y Energía, con varios paneles fotovoltaicos y un ESS ya instalados. El objetivo principal de este caso práctico fue validar la capacidad del sistema de almacenamiento HESS para aumentar la capacidad de almacenamiento de energía in situ, incrementando el autoconsumo de energía fotovoltaica y evitando cortes de suministro eléctrico.
Los resultados mostraron que tanto los modelos de gemelos digitales como las representaciones HiL pueden reproducir casos prácticos reales. El sistema ha sido diseñado para proporcionar servicios de alto consumo energético. La arquitectura de control y comunicación, que utiliza soluciones locales y en la nube, se ha integrado con baterías y electrónica de potencia en un sistema único de almacenamiento de energía en contenedores, fácil de transportar e instalar en las instalaciones del usuario final.
El Sistema de Gestión de Energía (EMS) desempeña un papel fundamental en la optimización del uso de ambas baterías, garantizando que la batería LTO gestione las demandas de energía a corto plazo, mientras que la AORFB gestiona el almacenamiento de energía a largo plazo. El EMS también monitoriza el estado de la batería, el estado de carga (SOC) y otros parámetros clave para garantizar un funcionamiento eficiente y la longevidad del sistema. Además del control local, el HESS se evalúa remotamente en la nube mediante el Sistema de Gestión Avanzada de Baterías (ABMS). El ABMS utiliza los datos de la batería para alimentar un modelo interno de los sistemas involucrados. El ABMS envía periódicamente datos al EMS con gráficos de rendimiento, estado de salud avanzado, potencia en función de la temperatura de cada batería e indicadores de preferencia tecnológica. Posteriormente, esta información se aprovecha para optimizar el control de la batería del HESS a largo plazo y maximizar su vida útil. El uso de nuevas tecnologías, como el acceso a big data, las estrategias de optimización y los algoritmos basados en IA, permite la creación de Sistemas de Gestión de Energía (EMS) avanzados capaces de analizar datos de la red eléctrica, patrones meteorológicos y mercados eléctricos para optimizar el funcionamiento del HESS. Paralelamente, se ha implementado el modelado gemelo digital del sistema HYBRIS para entrenar y predecir las respuestas del sistema a las estrategias de optimización propuestas.
Nuestro proyecto demuestra que los sistemas de baterías híbridas ofrecen ventajas convincentes para el almacenamiento de energía a escala de edificios. Al integrar estas tecnologías complementarias, hemos creado una solución que proporciona una respuesta energética rápida y capacidades de almacenamiento de energía de larga duración.
