Las plantas de conversión de energía fotovoltaica en metanol pueden maximizar la rentabilidad en los mercados de reserva

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Un grupo de investigadores dirigido por científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) ha investigado cómo las plantas de conversión de energía fotovoltaica en metanol pueden participar en los mercados de reserva para minimizar el coste nivelado del metanol y ha descubierto que estas instalaciones podrían lograr beneficios económicos potenciales.

Los académicos examinaron, en particular, la capacidad de una planta fotovoltaica a metanol real para contribuir a la red en reservas de contención de frecuencia (FCR), reservas automáticas de restauración de frecuencia (aFRR, por sus iniciales en inglés) y reservas manuales de restauración de frecuencia (mFRR).

“Para optimizar la rentabilidad de la producción de combustible a partir de energía fotovoltaica (PtX), una propuesta sugiere aprovechar la flexibilidad inherente de las plantas PtX para proporcionar reservas de frecuencia a la red eléctrica”, explicaron. “El análisis de la tecnología del sistema híbrido de energía renovable (HRES) y los mercados de reserva actuales revela que el HRES reúne los requisitos para la certificación de provisión de reserva de frecuencia, que abarca FCR, aFRR y mFRR, por parte del operador del sistema de transmisión”.

La planta fotovoltaica de etanol analizada puede producir unas 32.000 toneladas de etanol al año. Se alimenta de la red y de una planta fotovoltaica de 300 MW conectada a electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM) con una capacidad de 52,5 MW. La unidad PEM tiene una carga mínima del 5%.

“Mientras que los estudios existentes simulan predominantemente escenarios a corto plazo, esta investigación amplía su enfoque a un año completo, arrojando luz sobre la dinámica de la integración de las energías renovables y la gestión del mercado durante un período prolongado”, declaró el equipo de investigación. “La comparación incluye dos escenarios: la participación únicamente en el mercado diario (DA) y la participación tanto en el mercado DA como en el de reserva (RE) para los años 2020 y 2021”.

La central está situada cerca de la frontera alemana, en Kassø, al sur de Jutlandia. Según el modelo matemático, la energía solar fotovoltaica representa el 66% de la energía total utilizada por el sistema anualmente. Sin embargo, durante los meses de verano, la capacidad fotovoltaica supera a la de la instalación Power-to-X, lo que da lugar a un excedente de producción fotovoltaica, que puede utilizarse para exportar a la red y participar en el mercado de reserva.

“Para ambos años, el mercado aFRR resulta ser la principal fuente de ingresos adicionales, mientras que la participación mFRR y FCR contribuye en menor medida”, declaró el equipo. “En 2020, los ingresos del mercado de reserva ascienden a un total de 4,82 millones de euros, de los que el FCR representa el 16%, el aFRR el 79% y el mFRR el 5%”.

Sólo para el mercado DA, el modelo halló un coste nivelado del metanol (LCoM) de 1.508 euros/t en 2021 y de 1.276 euros/t en 2020. Para los mercados DA y RE, el modelo muestra un LCoM de 1.059 euros/t en 2021 y de 1.117 euros/t en 2020. Según los investigadores, estos resultados suponen una reducción del LCoM del 30% para 2021 y del 12% para 2020.

“El modelo asigna eficientemente la capacidad de los electrolizadores para maximizar el rendimiento del mercado, y los valores de LCoM resultantes se ajustan estrechamente a las estimaciones de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA)”, concluyen los académicos. “Esto subraya los beneficios económicos de la participación de los HRES en los mercados de reserva, lo que indica el potencial de mejora de la sostenibilidad de los sistemas de energías renovables a través de la participación en el mercado”.

Sus conclusiones se presentaron en “Cost minimization of a hybrid PV-to-methanol plant through participation in reserve markets: A Danish case study” (Minimización de costes de una planta híbrida fotovoltaica-metanol mediante la participación en mercados de reserva: un estudio de caso danés), publicado en el International Journal of Hydrogen Energy. Académicos de la DTU danesa y de la Universidad de la Academia China de las Ciencias china llevaron a cabo la investigación.

 

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