Un nuevo artículo que se publicará en la revista Energy Conversion and Management: X : Using Concentrating-Solar-Power Plants as Economic Carbon-Free Capacity Resources – desarrolla un enfoque para evaluar la contribución de la capacidad de las plantas de CSP con almacenamiento de energía térmica en un futuro suroeste La red estadounidense una vez que haya un nivel muy alto de otras energías renovables como la energía fotovoltaica y eólica.

Sitios estudiados para potenciales plantas de capacidad de CSP IMAGEN @ Uso de plantas de energía solar de concentración como recursos económicos de capacidad libre de carbono

“Muchos otros trabajos analizan las contribuciones de capacidad de la CSP bajo los patrones de carga actuales donde las contribuciones de capacidad son muy buenas porque todavía hay una muy buena coincidencia entre la producción solar y la carga”, dijo el autor correspondiente Ramteen Sioshansi.

“Así que queríamos ver cómo cambia eso en el futuro cuando los patrones de carga son diferentes; cuando hay un cambio de la carga máxima que son las tardes calurosas de verano a las tardes, a las mañanas de invierno, las tardes de invierno se vuelven más críticas: ¿Hay un deterioro real del rendimiento? Lo que encontramos es que, siempre que tenga una capacidad de almacenamiento suficientemente grande, estas plantas aún pueden funcionar bastante bien con estos diferentes patrones de carga «.

Seguimiento de estudios previos con los coautores Paul Denholm y Kenjiro Yagi que habían evaluado el uso de CSP como recursos de capacidad desde la perspectiva de un operador de sistema; los autores exploraron cómo esto podría funcionar económicamente para los propios propietarios de plantas de CSP, en tres escenarios diferentes.

Primero, como punto de referencia; el operador de la planta de CSP tendría una previsión perfecta de las condiciones del sistema; clima pronosticado; precios de la electricidad; y en qué horas se aplicará un objetivo de confiabilidad. Bajo estos supuestos ideales, las plantas de CSP podrían cubrir prácticamente todos los requisitos de carga máxima durante todo el año.

En el segundo escenario, muestran cuán insuficiente previsión en cualquiera de los tres criterios; el clima, la demanda, los precios, en otras palabras, el uso de una toma de decisiones “miope”, podrían afectar el valor de la capacidad de una planta de CSP.

En el tercero, evaluaron el efecto de la toma de decisiones miope por parte de los propietarios de plantas si no están preocupados por proporcionar capacidad, sino centrados únicamente en maximizar los ingresos.

“De las dos cosas importantes que estamos viendo, una fue; ¿Cuál es la compensación entre el uso de estas plantas como recursos de capacidad y el deseo del propietario de la planta de maximizar los ingresos por energía? ”, explicó Sioshansi.

“Así que queríamos ver cuánta discordia hay entre esos dos objetivos, ya sean los ingresos por energía o los ingresos por capacidad los que impulsan las decisiones. La compensación fundamental que estamos viendo es simplemente vender la energía durante las horas del día con el precio más alto, en lugar de que, en algunas circunstancias, puede retener la energía porque es posible que la necesite más tarde en el día, si hay algún tipo de de escasez de oferta o escasez de oferta «.

En el futuro, cuando el suministro de CSP pueda ser necesario durante momentos en los que las cargas actuales son relativamente bajas, como las mañanas y las noches de invierno, una configuración de planta más grande con un múltiplo solar de 3 probablemente sería la más adecuada para proporcionar este tipo de contribución de capacidad.

Pero operar la planta para optimizar la confiabilidad, incluso con una previsión imperfecta como en el escenario # 2, tendría muy poco impacto en las ganancias en comparación con un caso en el que las plantas se operan únicamente para maximizar las ganancias al pronosticar correctamente solo los precios según Sioshansi.

El documento afirma: “El impacto limitado en las ganancias se debe a que las plantas de CSP aprovechan la flexibilidad que brinda TES. No requerimos que las plantas operen a la capacidad de la placa de identificación durante las horas objetivo. Más bien, solo requerimos que las plantas tengan suficiente energía disponible para operar a la capacidad de la placa de identificación si es necesario para fines de confiabilidad del sistema de energía «.

«Puede mirar 24 horas hacia el futuro y decidir lo que va a hacer», dijo. “¿Vas a almacenar o vas a utilizar tu energía? Por lo tanto, no está usando su energía almacenada demasiado pronto y luego se queda en una posición en la que no tiene energía almacenada disponible cuando la necesita para fines de capacidad «.

Los desafíos en términos de pronóstico de datos que podrían complicar este uso de plantas de CSP fueron clave. El equipo aprovechó 18 años de datos sobre el clima, la demanda de electricidad y los precios de la energía en varios sistemas de redes del suroeste.

Los pagos por capacidad han estado en el rango de 3 a 7 centavos por kWh, pero en el caso de estas futuras plantas de CSP, también podrían estar por encima del contrato que el propietario de la planta habría firmado con la empresa de servicios públicos.

“Una empresa de servicios públicos podría estructurarlo como un contrato por diferencia. Entonces, si los ingresos por energía no son lo suficientemente altos, obtienes un pago complementario que te lleva a un nivel mínimo de ingresos garantizados ”, dijo. O podría haber un pago global para construir la planta, supuso.

“Estas estas plantas seguirían produciendo energía día tras día. La diferencia es que operarían para mantener algo de energía disponible almacenada, de modo que si hay una necesidad de capacidad, como en la próxima mañana fría de invierno, puedan suministrarla «.

Para hacer los cálculos económicos de tal elección, los autores eligieron un sitio prospectivo en Tonopah en Nevada, aunque la rentabilidad tendería a ser mayor más al sur, con mejores recursos de DNI para recolectar y producir más energía.

“Nos enfocamos en esta ubicación porque tiene el peor recurso solar entre las ubicaciones que estudiamos. Así que realmente demuestra que incluso en una ubicación con un recurso solar relativamente pobre, la planta todavía funciona bastante bien en términos de servir como un recurso de capacidad ”, dijo Sioshansi.

Sus hallazgos son que hay poco impacto en la rentabilidad al operar una planta de CSP como un recurso de capacidad, en lugar de operar para maximizar los ingresos del mercado, incluso en una ubicación con un recurso solar relativamente pobre.