A principios de la década de los ochenta se proyectaron e instalaron seis unidades turbogas estratégicamente distribuidas en el Área Metropolitana de Monterrey: dos unidades de 14 MW a gas natural en la S.E. Universidad, dos de 14 MW en la S.E. Leona, una de 30 MW a diésel en la S.E. Tecnológico y una de 14 MW a gas natural en la S.E. Fundidora. Concebidas originalmente para atender la demanda de punta, con el tiempo su utilización evolucionó para responder a otras necesidades operativas del sistema.
Actualmente, los sistemas de almacenamiento de energía con baterías (BESS) ofrecen una nueva alternativa para complementar estos activos, incorporando mayor flexibilidad a su operación y permitiendo aprovechar la infraestructura eléctrica existente.
Objetivo del proyecto: Sustituir total o parcialmente la generación de las unidades turbogas durante las horas de punta mediante energía almacenada en el BESS durante las horas base, sin pretender incrementar la capacidad del equipo asociado existente.
1. Arquitectura de Integración Eléctrica
La solución técnica busca aprovechar la infraestructura eléctrica y de transmisión existente en cada predio:
- Punto Común de Acoplamiento (PAC): El sistema BESS se acopla a la barra existente de 13.8 kV mediante sus propios transformadores de acoplamiento e inversores bidireccionales, cuya configuración y sistema de control se especificarán de acuerdo con las funciones operativas requeridas.
- Reutilización del Transformador Principal de Potencia: La energía entregada por el BESS durante su descarga se transfiere a la Red a través del transformador principal, la bahía y el interruptor de potencia existentes, respetando la capacidad nominal de estos equipos.
- Control Maestro Híbrido (PMS / EMS): Un sistema de administración de energía coordina la carga y descarga del BESS y su interacción con las unidades turbogas, de acuerdo con la estrategia de operación que se establezca.
2. Modos de Operación y Soporte de Red
| Modo de Operación | Función del Sistema BESS | Beneficio en la Red de Monterrey |
|---|---|---|
| Regulación Dinámica de Voltaje | Inyección o absorción de potencia reactiva (MVAr), de acuerdo con la capacidad y configuración de los inversores. | Soporte dinámico de tensión sin requerir para esta función la operación de la unidad turbogas. |
| Respuesta Rápida de Potencia / Soporte de Frecuencia | Entrega o absorción rápida de potencia activa ante variaciones de frecuencia o condiciones de operación que así lo requieran, conforme a la configuración del sistema de control. | Capacidad de respuesta prácticamente inmediata, complementaria a la respuesta mecánica de las unidades turbogas. |
| Despacho de Punta — Función principal y base de la amortización de la inversión | Almacenamiento de energía durante las horas base y descarga durante las horas de punta (2 a 4 horas de autonomía, según la estrategia de operación). | Sustitución total o parcial de la generación turbogas durante las horas de punta, reduciendo el consumo de combustible, las emisiones locales y los costos de generación. |
3. Ventajas Estratégicas de Ingeniería
- Aprovechamiento de Predios y Derechos de Vía Existentes: La instalación del BESS se plantea dentro de los predios de las instalaciones existentes, aprovechando su infraestructura eléctrica y evitando, en principio, la necesidad de nuevos derechos de vía para su interconexión.
- Extensión de Vida Útil de las Unidades Turbogas: La sustitución parcial o total de su operación durante las horas de punta reduce horas de funcionamiento y ciclos de arranque y parada, disminuyendo el desgaste asociado y los requerimientos de mantenimiento.
- Reducción de Emisiones Locales: La sustitución total o parcial de la generación turbogas durante las horas de punta reduce el consumo local de combustible y las emisiones asociadas de CO₂ y NOx en el Área Metropolitana de Monterrey.
Acrónimos y abreviaturas
- BESS / SAEE: Battery Energy Storage System / Sistema de Almacenamiento de Energía Eléctrica. BESS es la denominación internacional de uso común; SAEE es la denominación utilizada en México y en documentación técnica de CFE.
- PMS: Power Management System — Sistema de gestión y control de potencia.
- EMS / SGE: Energy Management System — Sistema de Gestión de Energía.
- PAC: Punto Común de Acoplamiento.
- SOC: State of Charge — Estado de carga del sistema de baterías.