INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION - CENER
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INTEGRACIÓN
EN RED
DE ENERGÍAS
RENOVABLES
RENEWABLE
ENERGY
GRID
INTEGRATION
CENER CENTRO NACIONAL DE
ENERGÍAS RENOVABLES
NATIONAL RENEWABLE
ENERGY CENTRE
2 CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION 3
CENER. El Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) es un centro tecnológico especializado
en la investigación aplicada y en el desarrollo y fomento de las energías renovables. Cuenta
LA ENERGÍA DEL con una alta cualificación y un reconocido prestigio nacional e internacional. La Fundación
CENER-CIEMAT inició su actividad en el año 2002 y su Patronato está formado por el
CONOCIMIENTO Ministerio de Economía y Competitividad, Ciemat, el Ministerio de Industria, Energía y
Turismo y el Gobierno de Navarra. En la actualidad, presta servicios y realiza trabajos de
investigación en 6 áreas: eólica, solar térmica y solar fotovoltaica, biomasa, energética
edificatoria e integración en red de las energías renovables. CENER está dotado de
infraestructuras tecnológicas de última generación, con los más modernos laboratorios
e instalaciones a nivel mundial, destacando especialmente el Laboratorio de Ensayos de
Aerogeneradores (una infraestructura única en el mundo), el Centro de Biocombustibles
de 2ª Generación y una Microrred.
La sede de CENER está localizada en la Ciudad de la Innovación (Sarriguren - Navarra), y
dispone de instalaciones y oficinas en otros emplazamientos, como: Sangüesa, Alaiz y Aoiz
(en Navarra) y Sevilla.
CENER. The National Renewable Energy Centre of Spain (CENER) is a technology centre, specialised
in applied research and in the development and promotion of renewable energies. It has
THE ENERGY OF excellent qualifications and recognised national and international prestige.
The CENER-CIEMAT Foundation started its activity in 2002 and its Board of Trustees
KNOWLEDGE is comprised of the Ministry of Economy and Competitiveness, Ciemat, the Ministry of
Industry, Energy and Tourism, and the Government of Navarra. It currently provides
services and carries out research work in 6 areas: wind, solar thermal and solar photovoltaic,
biomass, energy in buildings and renewable energy grid integration. Equipped with cutting-
edge technological infrastructures, CENER has the most modern laboratories and facilities
worldwide. Noteworthy is its Wind Turbine Test Laboratory (a unique infrastructure in the
world), its Experimental Wind Farm, its 2nd Generation Biofuel Centre and its Microgrid.
CENER’s headquarters are located in the City of Innovation (Sarriguren-Navarra) although it has Sede de CENER
facilities and offices at other locations such as, Sangüesa, Alaiz and Aoiz (Navarra), and Seville. CENER´s headquarters
www.cener.com
DEPARTAMENTO El Departamento de Integración en Red de Energías Renovables tiene como finalidad la
investigación y el desarrollo de los sistemas que permitan una mayor y mejor integración de las
DE INTEGRACIÓN energías renovables en la red eléctrica.
EN RED DE En el Departamento se analizan los problemas que se pueden producir en el sistema
eléctrico por un aumento de la penetración de las energías renovables en el mix energético,
ENERGÍAS proponiendo medidas encaminadas a una adecuada gestión del sistema, incluyendo sistemas
de almacenamiento de energía.
ÍNDICE ACTIVIDADES DEL /04
RENOVABLES Las áreas de actuación del departamento son: Alta Tensión, Integración en Red y
Almacenamiento de Energía. DEPARTAMENTO DE
INTEGRACIÓN EN RED DE
RENEWABLE The Renewable Energy Grid Integration Departament of CENER aims to research and develop
systems to improve the integration of renewable energies into the grid.
ENERGÍAS RENOVABLES
ENERGY GRID The Department analyses the problems that could appear in the electrical system due to an
increase of the percentage of renewable energy in the energy mix. The department combines
INTEGRATION theoretical studies using dedicated software and field testing and provides solutions to properly
DEPARTMENT manage the power systems, including energy storage systems.
The department has three activities areas: High Voltage, Grid Integration and Energy Storage. CONTENTS RENEWABLE ENERGY GRID /04
INTEGRATION DEPARTMENT
ACTIVITIES
4 CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION 5
1/
ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO
DE INTEGRACIÓN EN RED DE
ENERGÍAS RENOVABLES
RENEWABLE ENERGY GRID
INTEGRATION DEPARTMENT
ACTIVITIES
INTEGRACIÓN EN RED ENERGY GRID
Su actividad se centra en la resolución y
INTEGRATION
mejora de los problemas derivados de la This area develops activities to solve and
integración de las energías renovables en improve the integration of RES into the grid,
la red eléctrica, combinando los estudios combining theoretical and experimental
teóricos con ensayos en campo. analysis.
Este servicio presta asistencia técnica en: The main activities are:
• Estudio del comportamiento ante • Electromagnetic transients analysis, in
fenómenos transitorios y en particular ante particular voltage dips. Simulations using
huecos de tensión. Simulaciones mediante specific software.
software específico.
• Distributed Generation - Smart Grids
• Generación Distribuida - Smart Grids (electrical and thermal).
Electro-Térmicas:
· Microgrid design.
· Diseño de microrredes.
· Control design and optimization.
· Diseño de estrategias de control para
microrredes eléctricas. · Implementation.
· Implementación. · Simulation models development (hardware
in the loop).
· Desarrollo de modelos de simulación
(hardware in the loop). · Storage systems integration.
· Integración de Sistemas de • Power flow analysis and dynamic response
Almacenamiento. of the electrical system using dedicated
software (PSS/E, DigSilent...).
• Estudios de Flujos de Potencia en Régimen
Estacionario y Dinámico mediante Software
específico (PSS/E, DigSilent).
Bancada de aerogeneradores
Windgenerator test bench
6 CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION 7
Imagen
Imagen
Baterías de plomo. Batería de Flujo.
PB batteries. Redox Batery.
ALMACENAMIENTO DE ENERGY STORAGE
ENERGÍA This area develops activities related to the
study and integration of energy storage
Se dedica al estudio e integración de
systems (ESS) as a fundamental solution for
sistemas de almacenamiento de energía
energy management.
como solución fundamental para la gestión
de la energía, permitiendo así una mayor The main activities are:
integración de renovables en la red.
• Study of different Energy Storage Systems:
Este servicio presta asistencia técnica en: · Electrochemical systems: Hydrogen
technologies, Flow batteries, Conventional
• Análisis de diferentes sistemas de
and Advanced batteries
almacenamiento de energía:
· Others: Flywheel, supercapacitors, etc.
· Sistemas electroquímicos: Tecnologías
ALTA TENSIÓN HIGH VOLTAGE AREA de Hidrógeno, Baterías de Flujo, Baterías • Technical-economic feasibility studies
Convencionales y Avanzadas. of Energy Storage Systems and Renewable
Estudia y asesora sobre los aspectos It studies aspects related to the protection Energies integration. Development of
relacionados con la protección de las of installations against lightning discharges, · Otros: Volantes de Inercia,
preliminary project design:
instalaciones frente a las descargas mainly in wind farms: Supercondensadores, etc.
atmosféricas, principalmente en parques · Analysis of Energy Storage Systems
The main activities are: • Análisis de viabilidad técnico-económicos
eólicos. adequacy.
para la integración de sistemas de
• Risk analysis of installations for lightning, almacenamiento de energía y renovables. · ESS sizing and economic analysis in
Este servicio presta asistencia técnica en las
according to IEC requirements. Desarrollo del diseño preliminar de los different applications and Management
áreas de:
• Design of lightning protection systems. proyectos: strategies.
• Análisis del riesgo de las instalaciones
ante el impacto de los rayos, de acuerdo a la • Lightning prevention systems for · Análisis de la adecuación de los sistemas de • Experimental Studies in renewable plants
norma IEC. installations, via the measurement and almacenamiento (wind farms and photovoltaic energy) with
analysis of the electrical field. ESSs.
• Diseño de sistemas de protección contra · Dimensionamiento y análisis económico
rayos. • Design of Grounding Systems: de los sistemas de almacenamiento para • Virtual Energy Storage and Demand Side
· Complex terrain. diferentes aplicaciones y estrategias de Managment.
• Sistemas de prevención contra impacto gestión.
· Frequency behaviour. • Study of energetic scenarios in the
de rayos en las instalaciones mediante la
medida y análisis del campo eléctrico. • Estudios experimentales en instalaciones medium-long term.
renovables (eólica y fotovoltaica) que
• Diseño de Instalaciones de Puesta a Tierra: • Modelling and Simulation of renewable
incluyen sistemas de almacenamiento.
· Terrenos complejos. energy sources and ESSs.
· Comportamiento en frecuencia. • Almacenamiento virtual y gestión de la
demanda.
• Estudios y evaluación de escenarios
energéticos a medio-largo plazo.
• Desarrollo de modelos y simulación de
sistemas de generación renovable y de
almacenamiento de energía.
8 CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION 9
Generadores eólicos.
Wind generators.
INFRAESTRUCTURAS TECHNICAL
TÉCNICAS FACILITIES
1. WIND TURBINE TEST BENCH
1. BANCADA DE AEROGENERADORES
This infrastructure permits performing tests
La bancada de ensayos de aerogeneradores
on different wind turbine technologies on a
a pequeña escala disponible en las
small scale. Available at CENER facilities, it
instalaciones de CENER cuenta con las
has the following wind generator typologies:
siguientes tipologías de aerogeneradores:
• Synchronous permanent magnet generator
• Generador Síncrono de imanes
“Full Converter” (15 kW).
permanentes “Full Converter“ (15 kW).
• Double feed asynchronous generator (15 kW).
• Generador Asíncrono doblemente
alimentado (15 kW). Technical possibility of test bench:
Posibilidades técnicas de la bancada: • Tests on generators from other
manufacturers. 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
• Prueba de generadores de otros fabricantes.
• Test on capacitors from other 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
• Prueba de convertidores de otros
manufacturers.
fabricantes. 0.000
• Test on generator and capacitor from other 0.000
• Prueba de generador y convertidor de otros 0.000
manufacturers. 0.000
fabricantes.
• Implementation of wind curves and 0.000
• Implementación de curvas de viento y
application on drive motors to simulate wind 0.000 0.000 0.000 0.000
aplicación sobre los motores de arrastre para
turbine. 0.000
simular una turbina eólica. 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000
2. ELECTROCHEMISTRY LAB 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2. LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA 0.000
0.000
To study and experimentally characerise 0.000 0.000 0.000 0.000
Permite evaluar y caracterizar
both components and complete 0.000 0.000 0.000 0.000
experimentalmente, tanto los componentes
electrochemical systems. It also has
como los sistemas electroquímicos 0.000 0.000 0.000 0.000
an Integration Laboratory to test the
completos. Se dispone también del
performance of integrated renewable
Laboratorio de Integración para ensayar el
generation systems with storage systems at
comportamiento de sistemas integrados
prototype level (max. 5 kW).
de generación renovable con sistemas de
almacenamiento a nivel de prototipo (max.
5 kW).
Esquema de la Microrred Atenea.
Atenea Microgrid diagram.
10 CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION CENER - INTEGRACIÓN EN RED DE ENERGÍAS RENOVABLES / RENEWABLE ENERGY GRID INTEGRATION 11
PROYECTOS PROJECTS
SISTEMAS ENERGÉTICOS DE LOCALISED GRID MANAGMENT
MICRORRED (2008-2009) (2008-2009)
• IDAE y Embajada inglesa. • IDAE and British Embassy.
• Desarrollo de metodología para la • Methodology developemnt to implement
implantación de microrredes en entornos smartgrids in urban areas.
urbanos. • CENER was the Project coordinator.
• CENER fue el coordinador del proyecto.
OPTIMAGRID (2011-2013)
OPTIMAGRID (2011-2013) • SUDOE Interreg IV B.
• SUDOE Interreg IV B. • Smart systems for optimization and
• Sistemas inteligentes de optimización y management of microgrids based on
autogestión de microrredes con energías renewables for industrial applications in
renovables aplicados a áreas industriales SUDOE area.
en la zona SUDOE. • CENER is the WP3’s coordinator for
• CENER es coordinador del GT3 para la modelling, simulation and experimental
modelización, simulación y validación de validation of microgrids in industrial estates.
microrredes en entornos industriales. EOLIA (2007-2010)
EOLIA (2007-2010) • Cenit National Programme.
• Programa Nacional Cenit. • New technologies for deep water off-shore
Parte trasera Microrred. • Tecnologías para parques off-shore en wind farms.
Rear of Microgrid. aguas profundas. • CENER has developed the analysis of
• Análisis de la red eléctrica española con the Spanish grid with PSS/E to increase
PSS/E para la integración de eólica con the off-shore wind power penetration by
sistemas de almacenamiento basados en using Energy storage systems based on
desalinization.
MICRORRED ATENEA ATENEA MICROGRID desalinizadoras.
PLANTA DE H2 DE SOTAVENTO H2 SOTAVENTO PLANT (2009-2012)
Microrred orientada a aplicaciones Microgrid focused on industrial application. (2009-2012) • Prívate funding.
industriales.
An AC architecture with more than 100 kW • Financiación privada. • Theoretical and experimental
Arquitectura AC con una potencia de 100 kW of rated power. • Estudios teóricos y experimentales characterization studies of the experimental
aproximadamente. para la caracterización de la planta de plant for hydrogen production and storage
It covers part of the electrical consumption
Cubre parte de los consumos eléctricos del of the Wind Turbine Test Laboratory - LEA - generación y almacenamiento de H2, installed in Sotavento Experimental Wind
Laboratorio de Ensayo de Aerogeneradores and of the lighting of the Rocafort industrial propiedad de Gas Natural Fenosa, situada Farm (Galicia) and property of Gas Natural
-LEA- y del alumbrado del polígono estate. en el Parque Eólico Experimental de Fenosa.
industrial Rocaforte. Sotavento.
It can also be used as a test bench for new
También puede ser utilizada como banco equipment, generation systems, energy
COMITÉS TÉCNICOS TECHNICAL COMMITTEES
de ensayos para nuevos equipos, sistemas storage, control strategies and protection • Integration of Large Scale Wind Power
de generación, almacenamiento de systems. • Integración a Gran Escala de Energía with HVDC and Power Electronics. CIGRÉ
energía, estrategias de control y sistemas de Eólica con HVDC y Electrónica de members (WG B4.39).
It can operate in isolated mode and Potencia. Miembros de CIGRE. (WG B4.39).
protección. • Working Group on the Lightning
connected to grid. • Miembro de IEEE/PES. Protección de las Performance of Transmission Lines (IEEE
Puede operar en modo aislado y en modo líneas de transporte frente a las descargas
• Full-converter type 20 kW nominal power PES)
conectado a la red. atmosféricas.
wind turbine. • TPWind members for Energy Integration.
• Turbina eólica de 20 kW full-converter. • Expertos de TPWind en Integración en
• 25 kWp photovoltaic installation.. • European Energy Research Alliance-EERA
Red.
• Instalación Fotovoltaica de 25 kWp. members. IRE Group.
• 55 kVA rated power diesel genset • Alianza Europea de Investigación en
• Group of Representatives and Strategy
• Generador Diesel de 55 KVA. generating set. Energía (EERA). Miembros del Grupo IRE.
and Planning Group of the Spanish
• Microturbina de Gas de 30 kW con • 30 kW gas microturbine (electrical and • Grupo de representantes y Planificación Technological Platform of Hydrogen and
Estratégica de la Plataforma Tecnológica Fuel Cells.
aprovechamiento térmico. thermal uses).
Española del Hidrógeno y las Pilas de
• Hydrogen Implementing Agreement, Task
• Baterías de Plomo-Ácido. (50 kW x 2 horas). • Lead acid gel technology battery (50 kW x Combustible.
24 Wind Energy & Hydrogen Integration
2 hours). • Task 24 “Producción de Hidrógeno a
• Batería de flujo, (50 kW x 4 horas). SubTask D leader (International Energy
• Vanadium Flow Battery (50 kW x 4 hours). partir de Energía Eólica a Gran Escala”. Agency).
• Batería de ion Litio, (50 kW x ½ hora). Lider de Subtask D. (Agencia Internacional
• Ion Lithium battery (50 kW x 0,5 hours). • Founder Member of N.ERGHY (JTI
• Supercondensadores (30 kW x 4sg). de la Energía).
Research Grouping), Hydrogen and Fuel
• Supercapacitors (30 kW x 4 sg). • Miembro Fundador del N.ERGHY (Grupo Cells JU-European Commission.
• Cargas trifásicas de 120 kVA. de Investigación de JTI), Hidrógeno y Pilas
• 120 kVA three-phase loads bank. • REOLTEC (Wind Energy Scientific-
• Vehículo eléctrico. de Combustible JU. (Comisión Europea).
Technological Network), Groups of
• Electrical Vehicles. • REOLTEC (Red Científico Tecnológica Applications and Grid, Spanish Wind Energy
• Traspaleta Eléctrica.
del Sector Eólico). (Asociación Empresarial Industrial Association (AEE).
• Electrical pallet jack
• Luminaria del polígono industrial y oficinas Eólica-AEE, de España).
• Member of European Association for
del LEA. • Lighting for industrial estate and offices of • Miembro de la Asociación Europea para Storage of Energy-EASE, Leader of WG5.
LEA. el Almacenamiento de la Energía-EASE.
• European Energy Research Alliance-EERA.
Líder de Grupo de Trabajo 5.
Member of Joint Programme on Smart Grids.
• Alianza Europea de Investigación en
Energía (EERA). Miembros del Grupo de
Smart Grids.
INTEGRACIÓN CENER - ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA / PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY 07
EN RED
DE ENERGÍAS
RENOVABLES
RENEWABLE
ENERGY
GRID
INTEGRATION
CENTRO NACIONAL
DE ENERGÍAS RENOVABLES
NATIONAL RENEWABLE
ENERGY CENTRE
Centro tecnológico de alta
cualificación y prestigio
internacional, especializado
en la investigación aplicada
y el desarrollo y fomento
de las energías renovables.
Highly qualified technology
centre of international prestige,
specializing in applied
research and the development
and promotion of
renewable energy.
CONTACTO
CONTACT
Ciudad de la Innovación, 7
31621 Sarriguren
Navarra - España
T +34 948 25 28 00
Polígono Industrial Rocaforte G2 - H1
31400 Sangüesa
Navarra - España
T: +34 948 87 17 45
info@cener.com
www.cener.com
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