Diseñar un sistema BESS (Battery Energy Storage System) conectado a red es un proceso técnico que involucra varias disciplinas: energía, electrónica de potencia, normativa eléctrica y economía. A continuación te doy una guía clara paso a paso, desde el enfoque de ingeniería aplicada:
⚙️ PASOS PARA DISEÑAR UN SISTEMA BESS CONECTADO A RED
🔹 1. Definir el objetivo del sistema
Antes de diseñar, debes saber para qué se usará el BESS:
| Objetivo del BESS | Ejemplo |
|---|---|
| Peak Shaving | Reducir demanda en horas pico |
| Energy arbitrage | Comprar energía barata y venderla cara |
| Respaldo (Backup) | Energía en caso de corte |
| Regulación de frecuencia/tensión | Soporte técnico a la red |
| Integración renovable | Amortiguar variabilidad solar/eólica |
👉 Cada objetivo impacta el tamaño, configuración y control del sistema.
🔹 2. Análisis de carga y perfil energético
Debes tener datos reales o simulados del consumo o generación:
- Historial de consumo (15 min, 1 h)
- Previsión de generación renovable (si aplica)
- Curvas de precios de energía si se usará para arbitraje
- Criterios de respaldo (tiempo, carga crítica, etc.)
Esto te permite definir:
- 🔋 Capacidad en kWh (energía)
- ⚡ Potencia en kW o MW (capacidad de entrega)
🔹 3. Seleccionar tecnología de baterías
Elegir entre:
| Tecnología | Ideal para | Comentario |
|---|---|---|
| Li-ion (LFP/NMC) | Alta densidad, rápida respuesta | Más usada hoy |
| Plomo-ácido | Bajo costo, ciclos limitados | Menor vida útil |
| Flow batteries | Alta durabilidad, larga descarga | Costosas y voluminosas |
| Na-ion / otros | Nuevas opciones emergentes | Aún en despliegue |
✅ Revisa:
- Profundidad de descarga (DoD)
- Vida útil (ciclos)
- Seguridad térmica
- Certificaciones (UL1973, IEC 62619…)
🔹 4. Dimensionamiento técnico
Capacidad energética (kWh): Capacidad requerida=Demanda energeˊtica netaDoD×(1−Margen de seguridad)\text{Capacidad requerida} = \frac{\text{Demanda energética neta}}{\text{DoD} \times (1 – \text{Margen de seguridad})}
Potencia (kW): depende del tiempo en que deseas entregar o absorber la energía.
Ejemplo:
- Respaldo de 500 kW por 2 h = 1000 kWh
- Baterías LFP con DoD 90%, margen 10% ⇒
10000.9×0.9≈1235 kWh instalados\frac{1000}{0.9 \times 0.9} \approx 1235 \text{ kWh instalados}
🔹 5. Selección e integración del inversor (PCS)
El Power Conversion System debe cumplir:
- Bidireccionalidad (carga/descarga)
- Conexión trifásica (para sistemas >10 kW)
- Compatible con red y baterías (voltajes, protocolos)
- Soporte para funciones grid-forming o grid-following
- Certificaciones (UL1741, IEEE 1547, etc.)
🔹 6. Controlador de energía (EMS)
Este sistema gestiona:
- Cuándo cargar o descargar
- Interacción con tarifas y red
- Integración con energías renovables
- Gestión de SOC (estado de carga) y vida útil
- Comunicación con SCADA u operadoras
🔹 7. Interconexión a red
- Nivel de tensión (BT, MT, AT)
- Cumplir regulaciones locales (ej: CFE, REE, FERC, ENEL…)
- Estudios de conexión (flujo de carga, cortocircuito, protección)
- Esquemas de protección (sobrecarga, falla, isla)
❗ Esto suele requerir validación con el operador de red o distribuidora.
🔹 8. Componentes auxiliares
- Sistema de refrigeración (pasiva o activa)
- Sistema antiincendios (como Novec 1230, FM200)
- Contenedor/armario IP65/IP54 (outdoor)
- Monitoreo y comunicación (Modbus, Ethernet, 4G)
- Cumplimiento con normas eléctricas locales
🔹 9. Simulación y validación
- Usar herramientas como HOMER, DIgSILENT, ETAP, MATLAB Simulink
- Verificar curvas de carga/descarga, perfil de SOC
- Evaluar retorno de inversión (ROI, LCOE)
🔹 10. Instalación y puesta en marcha
- Pruebas FAT / SAT (en fábrica y en sitio)
- Programación de EMS
- Certificación y monitoreo remoto
- Plan de mantenimiento
📦 Resultado: Diagrama básico
Red eléctrica ──────┬──── Inversor BESS ──────── Baterías
│
EMS / Controlador
🔋 Calculadora de BESS conectado a red
Aqui tienes algunas Utilidades que te pueden ayudar el diseño dependiendo del tipo de Instalacion:
- Calculadora para Dimensionar Instalacion de Autoconsumo con Baterias
- Que es un sistema BESS (Battery Energy Storage System) y como Funciona?
- Calculadora para diemnsionar Instalacion Autoconsumo Conectada aRed
- Calculadora Instalacion autoconsumo a Red
- Calcular las Horas Solar Pico (HSP) de una zona
- Calculadora estimacion Consumo Electrico
- Calculo distancia entre filas de Paneles Fotovoltaicos
- Calculadora Solar para Instalacion aislada
- Plantilla para Dimensionar Instalación Solar Aislada