La integración de sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías (BESS/SAEE) en las centrales turbogas del Área Metropolitana de Monterrey puede aprovechar la infraestructura eléctrica existente en 13.8 kV y 115 kV, concebida originalmente para la operación de estas unidades de generación. La propuesta parte de utilizar dicha infraestructura dentro de sus capacidades nominales, sustituyendo total o parcialmente la generación turbogas durante determinados periodos, sin requerir, para la justificación del proyecto, incrementar la capacidad de los equipos asociados existentes, aunque dicha posibilidad podría evaluarse si así se considera conveniente.
Conclusión de ingeniería: La configuración existente permite considerar técnicamente viable la integración de sistemas BESS/SAEE conectados a las barras de 13.8 kV, aprovechando la infraestructura eléctrica existente y sin requerir, como premisa para la justificación del proyecto, incrementar la capacidad nominal de los equipos asociados. La potencia y capacidad de almacenamiento definitivas deberán determinarse para cada instalación en función de la demanda de punta, la autonomía requerida y las condiciones particulares de la infraestructura existente.
1. Evaluación de Componentes de Subestación
| Elemento de Subestación | Condición Actual en Planta | Evaluación e Integración del BESS |
|---|---|---|
| Predio y Espacio Físico | Subestaciones urbanas bardeadas con áreas potencialmente aprovechables dentro de los predios existentes. | La tecnología BESS/SAEE es modular y permite adaptar su capacidad y disposición física al espacio disponible en cada instalación. La ubicación definitiva deberá considerar distancias de seguridad, accesos, protección contra incendio y áreas de mantenimiento. |
| Barra de Media Tensión (13.8 kV) | Barra de 13.8 kV asociada a la generación turbogas y a los circuitos de distribución existentes. | Compatible: El BESS/SAEE puede conectarse a la barra de 13.8 kV mediante una celda de media tensión con interruptor de potencia, sujeto a la verificación de capacidad de conducción, nivel de cortocircuito y coordinación de protecciones. |
| Transformador Elevador (13.8 / 115 kV) | Transformador elevador asociado a la unidad turbogas, conectado entre las barras de 13.8 kV y 115 kV. | Aprovechamiento Óptimo: La descarga del BESS puede transferirse a través del transformador existente, sustituyendo total o parcialmente la potencia de la unidad turbogas, siempre dentro de la capacidad nominal y condiciones térmicas del equipo. |
| Capacidad de Cortocircuito | Interruptores y equipos de 13.8 kV y 115 kV existentes. | Impacto generalmente limitado: La contribución de corriente de falla de los inversores del BESS es controlada electrónicamente y normalmente menor que la de una fuente síncrona equivalente. Su efecto deberá verificarse con las características específicas del PCS seleccionado. |
2. Esquema de Control y Coordinación de Protecciones
Uno de los aspectos importantes de la integración es incorporar el BESS/SAEE a los esquemas de protección, control y medición existentes, realizando las adecuaciones y ajustes que correspondan al punto de conexión y a las características del equipo seleccionado:
- Protección Diferencial de Transformador (87T): El esquema existente deberá conservar su función de protección del transformador, incorporando las adecuaciones que resulten necesarias de acuerdo con el punto de conexión definitivo del BESS/SAEE.
- Sistema de Control de los Inversores: La configuración y funciones de control deberán especificarse de acuerdo con los servicios requeridos del BESS/SAEE. Cuando se requieran funciones avanzadas de soporte a la Red, podrá evaluarse el empleo de tecnología Grid-Forming.
- Control Maestro Híbrido (PMS): Gestiona la carga y descarga del BESS/SAEE y su coordinación con las unidades turbogas, respetando los límites operativos de la infraestructura existente y la estrategia de operación que se especifique.
3. Comparación de Desempeño Dinámico
| Variable de Red | Turbogas Aislada | BESS/SAEE integrado |
|---|---|---|
| Rampa de Potencia Activa | Respuesta limitada por la dinámica mecánica y térmica de la unidad. | Respuesta electrónica rápida, menor a 250 milisegundos, capaz de modificar su potencia en tiempos significativamente menores, dentro de los límites del PCS y de la estrategia de control. |
| Regulación de Tensión Local | Dependiente de que el generador esté sincronizado | Capacidad de inyección o absorción rápida de potencia reactiva, conforme a la capacidad del PCS y a la estrategia de control especificada. |
| Disponibilidad para Respuesta Rápida | Requiere secuencia de arranque y preparación para alcanzar condiciones de operación. | Disponibilidad inmediata de potencia, dentro de los límites del estado de carga y de la estrategia de operación, sin consumo local de combustible durante la espera. |