3 Indice de Figuras - Universidad de Sevilla

Análisis económico de un sistema de almacenamiento para la
disminución de desvíos de producción en un parque eólico
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
Índice de Figuras
2.1. Molinos para la extracción y bombeo de agua subterránea
3
2.2. Aerogeneradores para la producción de energía eléctrica
3
2.3. Elementos principales de un aerogenerador
4
2.4. Aerogeneradores de eje vertical
5
2.5. Aerogeneradores de eje horizontal
5
2.6. Potencia peninsular instalada y cobertura de la demanda anual de 2015
9
2.7. Evolución de la Generación Renovable y No Renovable en %
9
2.8. Evolución de la producción de energía renovable y no renovable (GWh)
10
2.9. Evolución anual y acumulada de la potencia eólica instalada (1998-2014)
10
2.10. Evolución anual de la potencia eólica instalada en España (1998-2015)
11
2.11. Reparto de la potencia instalada por Comunidades Autónomas en 2015
11
2.12. Evolución de generación eólica anual y tasa de variación (2004-2015)
12
2.13. Evolución de potencia eólica anual instalada en el mundo (2000-2015)
13
2.14. Potencia eólica instalada acumulada en el mundo (2000-2015)
14
2.15. Potencia instalada por países acumulada a finales de 2014
14
3.1. Curva de oferta de electricidad del mercado
20
3.2. Curva de demanda de electricidad del mercado
21
3.3. Ejemplo de determinación de precio en el mercado diario
21
3.4. Secuencia temporal de mercados
23
3.5. Sesiones del mercado intradiario
23
5.1. Desvíos consolidados favorables y contrarios al sistema
32
5.2. Precios de los desvíos consolidados
34
5.3. Precios del desvío total del sujeto de liquidación
36
5.4. Costes de los desvíos
38
6.1. Mapa de situación del parque eólico experimental Sotavento
39
6.2. Distribución de aerogeneradores del parque eólico de Sotavento
40
7.1. Funcionamiento de una batería de ión litio
47
Antonio Hernández Romero
iv
Análisis económico de un sistema de almacenamiento para la
disminución de desvíos de producción en un parque eólico
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
7.2. Batería de ión-litio empleada en el Proyecto Almacena de REE
48
7.3. Funcionamiento de una batería de plomo-ácido
49
7.4. Sistema de almacenamiento con baterías de plomo-ácido en Texas
51
7.5. Partes de una batería de sodio-sulfuro
51
7.6. Funcionamiento de una batería de sodio-sulfuro
52
7.7. Instalación de 12 MWh de baterías de sodio-sulfuro en Japón
53
7.8. Funcionamiento de una batería redox de vanadio
54
7.9. Aspecto de las baterías redox de vanadio utilizadas en India
55
7.10. Funcionamiento de una batería redox de zinc-bromo
56
7.11. Módulos de batería de flujo de zinc-bromo de Jofemar Energy
58
8.1. Energía producida en la semana de estudio en el parque eólico
61
8.2. Energía prevista y real producida en la semana de estudio
61
8.3. Producción de energía real y prevista en la semana de estudio
62
8.4. Diferencia entre energía real y prevista en la semana de estudio
62
8.5. Precio de Pago Desvíos a Bajar, Precio de Cobro Desvíos a Subir, Precio
Mercado SPOT Diario España y Sentido de los Desvíos Contrarios al sistema en
la semana de estudio
66
8.6 Precio de Pago Desvíos a Bajar, Precio de Cobro Desvíos a Subir y Precio
Mercado SPOT Diario España en la semana de estudio
67
8.7. Desvíos a favor y en contra del sistema en la semana de estudio
68
8.8. Desvíos a en contra del sistema a subir y a bajar en la semana de estudio
69
8.9. Costes de los desvíos a en contra del sistema a subir y a bajar en la
semana de estudio
69
8.10. Costes de los desvíos en contra del sistema en la semana de estudio
70
8.11. Detalle del cálculo de los costes de los desvíos de energía
70
8.12. Detalle del cálculo de los costes de los desvíos de energía para el día
23/03/2016
71
9.1. Diferencia entre energía real y prevista por hora en la semana de estudio
74
9.2. Porcentaje de carga del sistema de baterías en la semana de estudio
80
9.3. Ciclos completos de carga/descarga en la semana de estudio
81
Antonio Hernández Romero
v
Análisis económico de un sistema de almacenamiento para la
disminución de desvíos de producción en un parque eólico
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
9.4. Desvíos cubiertos en contra del sistema por el sistema de baterías
81
9.5. Espectro de desvíos cubiertos en la semana de estudio
82
9.6. Porcentaje de desvíos cubiertos en la semana de estudio
82
9.7. Ahorro de costes por desvíos cubiertos en la semana de estudio
83
9.8. Ahorro por desvíos cubiertos en la semana de estudio
83
9.9. Porcentaje de carga del sistema de baterías en la semana de estudio
86
9.10. Ciclos completos de carga/descarga en la semana de estudio
87
9.11. Desvíos cubiertos en contra del sistema por el sistema de baterías
87
9.12. Espectro de desvíos cubiertos en la semana de estudio
88
9.13. Porcentaje de desvíos cubiertos en la semana de estudio
88
9.14. Ahorro de costes por desvíos cubiertos en la semana de estudio
89
9.15. Ahorro por desvíos cubiertos en la semana de estudio
89
9.16. Porcentaje de carga del sistema de baterías en la semana de estudio
92
9.17. Ciclos completos de carga/descarga en la semana de estudio
93
9.18. Desvíos cubiertos en contra del sistema por el sistema de baterías
93
9.19. Espectro de desvíos cubiertos en la semana de estudio
94
9.20. Porcentaje de desvíos cubiertos en la semana de estudio
94
9.21. Ahorro de costes por desvíos cubiertos en la semana de estudio
95
9.22. Ahorro por desvíos cubiertos en la semana de estudio
95
9.23. Porcentaje de carga del sistema de baterías en la semana de estudio
98
9.24. Ciclos completos de carga/descarga en la semana de estudio
99
9.25. Desvíos cubiertos en contra del sistema por el sistema de baterías
99
9.26. Espectro de desvíos cubiertos en la semana de estudio
100
9.27. Porcentaje de desvíos cubiertos en la semana de estudio
100
9.28. Ahorro de costes por desvíos cubiertos en la semana de estudio
101
9.29. Ahorro por desvíos cubiertos en la semana de estudio
101
9.30. Beneficios anuales al instalar un sistema de almacenamiento
104
10.1. Evolución de los precios de las baterías de Ión-Litio entre 1995 y 2011
106
Antonio Hernández Romero
vi
Análisis económico de un sistema de almacenamiento para la
disminución de desvíos de producción en un parque eólico
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
10.2. Evolución de los precios y de la densidad de energía acumulada en las
baterías de Ión-Litio entre 1991 y 2005
10.3. Estimación de la evolución de los precios en las baterías de plomo ácido
a partir del año 2015
10.4. Curva de evolución estimada de los precios de las baterías
107
108
108
10.5. Evolución de los beneficios semanales por instalar baterías de ión-litio
entre 2016 y 2030
110
10.6. Evolución de los beneficios semanales por instalar baterías de plomo
ácido entre 2016 y 2030
111
10.7. Evolución de los beneficios semanales por instalar baterías de sodio
sulfuro entre 2016 y 2030
112
10.8. Evolución de los beneficios semanales por instalar baterías redox de
vanadio entre 2016 y 2030
113
10.9. Evolución de los beneficios semanales por instalar baterías redox de
zinc-bromo entre 2016 y 2030
114
10.10. Beneficio máximo anual según el año en que realizar la inversión
115
11.1. Curvas de evolución de los precios de las baterías a considerar
119
11.2. Beneficio máximo anual obtenido en función del año de instalación del
sistema de almacenamiento para la curva de evolución de costes 1
120
11.3. Beneficio máximo anual obtenido en función del año de instalación del
sistema de almacenamiento para la curva de evolución de costes 2
121
I.1. Gráfica que presenta la producción de energía real y la energía prevista
producir, generada por el programa desarrollado en MATLAB
130
I.2. Gráfica que presenta la diferencia entre la energía real y la energía
130
prevista producir, generada por el programa desarrollado en MATLAB
I.3. Gráfica que presenta los precios del mercado diario, precios de pago de
los desvíos a bajar y precios de cobro de los desvíos a subir, generada por el
programa desarrollado en MATLAB
131
I.4. Gráfica que presenta los desvíos en contra del sistema y los desvíos a
favor del sistema, generada por el programa desarrollado en MATLAB
131
I.5. Gráfica que presenta los desvíos a subir y a bajar en contra del sistema,
generada por el programa desarrollado en MATLAB
132
Antonio Hernández Romero
vii
Análisis económico de un sistema de almacenamiento para la
disminución de desvíos de producción en un parque eólico
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
I.6. Gráfica que presenta el estado de carga del sistema de almacenamiento,
generada por el programa desarrollado en MATLAB
132
I.7. Gráfica que presenta los desvíos en contra del sistema que han sido
cubiertos por la instalación del sistema de almacenamiento, generada por el
programa desarrollado en MATLAB
133
I.8. Gráfica que presenta los costes de los desvíos y el ahorro de estos costes
por la instalación del sistema de almacenamiento, generada por el programa
desarrollado en MATLAB
133
I.9. Resultados del análisis económico realizado que genera el programa
desarrollado en MATLAB
134
I.10. Gráfica que muestra los beneficios semanales según el año en el que
instalar el sistema de almacenamiento, generada por el programa desarrollado en
MATLAB
137
I.11. Resultados del análisis del beneficio máximo a obtener según el año en
el que instalar el sistema de almacenamiento y su capacidad operativa y nominal
asociada que genera el programa desarrollado en MATLAB
137
Antonio Hernández Romero
viii