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Sustainable use of spilled turbinable energy in Ecuador: three different energy storage systems

dc.contributor.authorGonzález Morales, Luis Gerardo
dc.contributor.authorPosso Rivera, Fausto
dc.contributor.authorZalamea, Javier
dc.contributor.authorEspinoza Abad, Juan Leonardo
dc.date.accessioned2022-07-15T14:19:01Z
dc.date.available2022-07-15T14:19:01Z
dc.date.issued2022
dc.descriptionSe estudia la incorporación de Sistemas de Almacenamiento de Energía (ESS) en un sistema eléctrico de potencia para la aplicación de Energy Time Shift (ETS) o arbitraje energético, aprovechando la energía turbinable vertida en centrales hidroeléctricas. Para ello se seleccionaron tres sistemas de almacenamiento: Baterías de Ion-Litio (LIB), Batería de Flujo Redox de Vanadio (VRFB) y Sistemas de Almacenamiento de Hidrógeno (H 2SS). Se toma como caso de estudio la energía turbinable derramada disponible en el complejo hidroeléctrico Paute Integral en la República del Ecuador. Con base en datos reales de la operación de estas plantas, elemento distintivo del estudio, se analizó el desempeño de los sistemas de almacenamiento de energía seleccionados aplicando la Jerarquía Analítica de Procesos para la toma de decisiones, donde se consideraron criterios técnicos, económicos y ambientales. La energía eléctrica almacenada durante la madrugada busca desplazar la generación térmica en horas punta, cerca de los centros de demanda. Los resultados muestran que todos los sistemas de almacenamiento analizados satisfacen la demanda requerida, aunque se recomienda VRFB para el ETS. Desde un punto de vista económico, LIB representa la mejor alternativa. Desde un punto de vista técnico, H 2SS es ligeramente superior, mientras que priorizando los aspectos ambientales, la tecnología VRFB se impone. Sin embargo, la selección de la mejor alternativa de ESS debe evaluarse continuamente, debido a los cambios tecnológicos permanentes. Se concluye que los ESS representan una alternativa viable para mejorar el desempeño operativo de las centrales hidroeléctricas, atender la variabilidad de la demanda, mejorar la calidad de la energía eléctrica entregada y desplazar a las centrales generadoras de contaminación.
dc.description.abstractThe incorporation of Energy Storage Systems (ESS) in an electrical power system is studied for the application of Energy Time Shift (ETS) or energy arbitrage, taking advantage of the turbinable energy discharged in hydroelectric plants. For this, three storage systems were selected: Lithium-Ion Batteries (LIB), Vanadium Redox Flow Battery (VRFB), and Hydrogen Storage Systems (H2SS). The spilled turbinable energy available at the Paute Integral hydropower complex in the Republic of Ecuador is taken as the case study. Based on real data from the operation of these plants, a distinctive element of the study, the performance of the selected energy storage systems was analyzed applying the Analytic Hierarchy of Process for decision-making, where technical, economic, and environmental criteria were considered. Electrical energy stored during the early morning seeks to displace the thermal generation during peak hours, close to the demand centers. The results show that all the storage systems analyzed satisfy the required demand, although VRFB is recommended for the ETS. From an economic point of view, LIB represents the best alternative. From a technical point of view, H2SS is slightly superior, while prioritizing environmental aspects, VRFB technology prevails. However, the selection of the best ESS alternative must be continually evaluated, due to permanent technological changes. It is concluded that ESS represent a viable alternative to improve the operational performance of hydroelectric plants, meet the variability of demand, improve the quality of the electrical energy delivered, and displace the pollution-generation plants.
dc.identifier.doi10.1016/j.rser.2021.112005
dc.identifier.issn1364-0321
dc.identifier.urihttp://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/39387
dc.identifier.urihttps://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85121439209&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&sot=b&sdt=b&s=TITLE-ABS-KEY%28Sustainable+use+of+spilled+turbinable+energy+in+Ecuador%3A+three+different+energy+storage+systems%29&sessionSearchId=767afa9cfc1f3f591468d209f6162051
dc.language.isoes_ES
dc.sourceRenewable and Sustainable Energy Reviews
dc.subjectRenewable energy
dc.subjectSpilled turbinable energy
dc.subjectMulti-criteria decision analysis
dc.subjectEnergy time shift
dc.subjectEnergy storage systems
dc.subjectSustainability and the environment
dc.titleSustainable use of spilled turbinable energy in Ecuador: three different energy storage systems
dc.title.alternativeAprovechamiento sostenible de la energía turbinable vertida en Ecuador: tres sistemas diferentes de almacenamiento de energía
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionGonzalez, L., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones(DEET), Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionZalamea, J., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones(DEET), Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionEspinoza, J., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones(DEET), Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionPosso, F., Universidad de Santander, Bucaramanga, Colombia
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio2. Ingeniería y Tecnología
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado2.2.1 Ingeniería Eléctrica y Electrónica
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico2.2 Ingenierias Eléctrica, Electrónica e Información
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio07 - Ingeniería, Industria y Construcción
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0713 - Electricidad y Energia
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico071 - Ingeniería y Profesiones Afines
dc.ucuenca.correspondenciaGonzalez Morales, Luis Gerardo, luis.gonzalez@ucuenca.edu.ec
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.factorimpacto3.68
dc.ucuenca.idautor0102559325
dc.ucuenca.idautor1729711059
dc.ucuenca.idautor0000-0002-2643-0346
dc.ucuenca.idautor0000-0002-1527-1298
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.urifuentehttps://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.volumenVolumen 156
dspace.entity.typePublication
relation.isAuthorOfPublicationebf271ee-a1b4-40a7-88be-ae69fa55665f
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