Los sistemas de energía híbrida son una herramienta eficaz para suministrar energía limpia y eficiente. El sector de las energías renovables cada día esta en constante innovación y recientemente se unieron investigadores de 3 laboratorios relacionados a la industria, para presentar conceptos novedosos sobre los sistemas de energía integrada.
Los tres laboratorios de energía aplicada del Departamento de Energía de EE. UU fueron:
- El Laboratorio Nacional de Idaho (INL)
- El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL)
- El Laboratorio Nacional de Tecnología Energética (NETL)
Los especialistas en el área describen información actualizada e innovadora para aprovechar simultaneamente diversos generadores de energía, incluidas las renovables, nucleares y fósiles con captura de carbono. Estos sistemas de energía híbrida se utilizarían para proporcionar calor, energía, movilidad y otros servicios energéticos.
Esta colaboración además de resultar histórica entre los laboratorios de Energía Nuclear, Energía Renovable y Energía Fósil de la nación, tiene un propósito fundamental que es abordar un gran desafío nacional desde una perspectiva objetiva y holística.
«El diseño de sistemas de energía híbrida es un desafío significativo y una oportunidad»
«La colaboración de los tres laboratorios nacionales aplicados, la configuración y operación de experimentos del mundo real en sus instalaciones de prueba, representa un esfuerzo integral y enfocado, además de ser transparente y objetivo. Este trabajo ayudará a realizar futuros sistemas de energía avanzados que deberían ayudar a nuestra nación ampliar las opciones de energía asequible y contribuir significativamente a los esfuerzos de descarbonización a gran escala», expresó el director de INL, Mark Peters.
El articulo presentado es un nuevo marco objetivo modelado y análisis basados en la ingeniería y respalda la optimización compleja de la generación, transmisión, servicios, procesos y productos de energía, e interacciones de mercado.
Un camino viable para los sistemas de energía híbridos.
Estos sistemas son capaces de aprovechar múltiples fuentes de energía para maximizar el valor de cada una. Lo hacen creando productos de mayor valor, entregando energía con menores emisiones a la industria y coordinando mejor la demanda con la producción de energía.
«Trabajando juntos, los investigadores de los laboratorios de energía aplicada de la nación han identificado sinergias críticas entre las diferentes fuentes de generación de energía, que serán vitales para transformar nuestra economía energética. Esperamos avanzar en estas soluciones creativas, en colaboración», dijo Martin Keller, Ph.D ., director de NREL.
El documento describe un ejemplo de la naturaleza de múltiples entradas y múltiples salidas de estos sistemas: un hipotético parque energético industrial estrechamente acoplado que utiliza calor y electricidad de reactores nucleares avanzados altamente flexibles, generadores fósiles a pequeña escala y tecnologías de energía renovable para producen electricidad e hidrógeno a partir de la electrólisis.
«En este escenario, dependiendo de los precios del mercado, la electricidad o el calor podrían venderse a la red, usarse en el sitio o almacenarse para su posterior distribución y uso», dijo David C. Miller, Ph.D., miembro senior de NETL para estrategias análisis e ingeniería de sistemas y coautor del artículo. «Además, las corrientes de salida también podrían usarse para producir hidrógeno u otros productos químicos y productos valiosos».
Energía híbrida: suministro abundante de energía limpia
Esta flexibilidad podría proporcionar un suministro abundante de energía limpia para un sistema energético de emisión neta cero más grande. Estos sistemas podrían apoyar a sectores de la economía que son más difíciles de descarbonizar, como la industria y el transporte.
«La consideración de atributos complementarios entre varias tecnologías energéticas abre nuevas oportunidades para la optimización del uso de activos que cumplen con múltiples servicios energéticos y maximizan el valor económico», dijo Douglas Arent, Ph.D., director ejecutivo de NREL, alianzas público-privadas estratégicas y autor principal del estudio.
El trabajo preliminar para el artículo comenzó en 2018, cuando NETL, NREL e INL organizaron el primer taller de tres laboratorios en respuesta al llamado del subsecretario del DOE, Mark Menezes, de un trabajo más coordinado en los laboratorios de energía aplicada del DOE.
A partir de los conocimientos adquiridos durante esa colaboración, en abril de 2019 se llevó a cabo un taller centrado en el tema prioritario Modelado y análisis de sistemas energéticos actuales y futuros. Un tercer taller de tres laboratorios, realizado del 31 de julio al agosto. 1 de enero de 2019, enfocado en abordar los desafíos de ciencia y tecnología asociados con el diseño, desarrollo y despliegue de materiales y componentes nuevos y avanzados que permitirán sistemas de energía híbrida integrados.
«El Laboratorio Nacional de Tecnología Energética se enorgullece de asociarse con INL y NREL en este trabajo fundamental», dijo el director de NETL, Brian J. Anderson, Ph.D. ,. «La experiencia complementaria de los tres laboratorios está aportando ideas revolucionarias sobre cómo diseñar y optimizar los sistemas de energía integrados del futuro».
Como ilustra la investigación de NETL-NREL-INL hasta la fecha, el diseño de sistemas de energía híbrida requerirá la participación de expertos en todo el espectro de la investigación energética.
Con este fin, el cuerpo de trabajo de los tres laboratorios nacionales aplicados, incluidos los talleres de tres laboratorios representan un paso significativo hacia la realización de los sistemas de energía avanzados del futuro.
«Los laboratorios nacionales ofrecen una diversidad de experiencia que nos permitirá lograr una colaboración intersectorial eficaz que es necesaria para resolver los verdaderos grandes desafíos energéticos y ambientales de nuestro tiempo», dijo Shannon Bragg-Sitton, Ph.D., INL líder de sistemas integrados de energía y coautor del artículo.
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