Para dimensionar un sistema de almacenamiento de energía en baterías no basta con indicar una cifra como “necesitamos 500 kWh”. En un proyecto de reducción de picos de demanda, la potencia en kW y la capacidad energética en kWh representan necesidades diferentes y deben calcularse por separado.
La potencia determina cuánta energía puede entregar el BESS en un momento determinado. La capacidad indica durante cuánto tiempo puede mantener esa entrega. Un sistema con suficientes kWh, pero con poca potencia de salida, no podrá reducir el pico previsto. Del mismo modo, un PCS de alta potencia conectado a una batería demasiado pequeña agotará la energía disponible antes de que termine el periodo de demanda máxima.
Esta guía explica cómo calcular la potencia y la capacidad de un BESS para fábricas, edificios comerciales, centros logísticos, parques industriales y otras instalaciones que buscan limitar la potencia tomada de la red.
- Obtener una curva de carga con intervalos suficientemente detallados.
- Definir el pico actual y el límite de potencia que se quiere mantener.
- Calcular los kW que deberá aportar el BESS durante cada intervalo.
- Sumar la energía situada por encima del límite para obtener los kWh útiles.
- Ajustar la capacidad considerando DoD, eficiencia, reserva y degradación.
¿Por qué se utiliza un BESS para reducir picos de demanda?
Muchas instalaciones comerciales e industriales presentan periodos cortos en los que la potencia demandada aumenta considerablemente. Estos picos pueden estar relacionados con la puesta en marcha de maquinaria, compresores, sistemas HVAC, bombas, hornos, cámaras frigoríficas o cargadores de vehículos eléctricos.
Cuando la tarifa eléctrica incluye cargos por demanda máxima, un pico de corta duración puede influir en una parte importante de la factura. También puede provocar que la instalación supere la potencia contratada, la capacidad del transformador o el límite disponible en el punto de conexión.
Un BESS puede cargarse durante periodos de menor demanda y descargarse cuando el consumo supera un límite definido. Esta estrategia se conoce como reducción de picos de demanda o peak shaving.
Las soluciones BESS comerciales e industriales de FLYFINE pueden combinar almacenamiento en baterías, energía fotovoltaica, gestión mediante EMS, conexión a la red y generación diésel.
Potencia en kW y capacidad en kWh: no son lo mismo
| Parámetro | Qué representa | Componente relacionado | Pregunta principal |
|---|---|---|---|
| Potencia, kW | Velocidad a la que el sistema entrega o absorbe energía. | PCS, inversor, conexiones eléctricas y capacidad de descarga. | ¿Cuántos kW debe aportar el BESS durante el pico? |
| Capacidad, kWh | Cantidad total de energía almacenada. | Número de módulos, racks, clústeres o armarios de baterías. | ¿Durante cuánto tiempo debe mantenerse la descarga? |
Por ejemplo, dos instalaciones pueden necesitar una potencia BESS de 200 kW, pero no necesariamente la misma capacidad:
- Un pico de 200 kW durante 30 minutos requiere unos 100 kWh útiles.
- Un pico de 200 kW durante dos horas requiere unos 400 kWh útiles.
La potencia es la misma, pero la duración del pico multiplica por cuatro la energía necesaria.
Primer paso: analizar el perfil de carga
El consumo mensual indicado en la factura eléctrica no permite dimensionar correctamente un sistema de reducción de picos. Dos fábricas pueden consumir la misma cantidad de energía al mes y presentar curvas de carga completamente diferentes.
Para un cálculo preliminar, es recomendable obtener datos de potencia en intervalos de 15 minutos. Cuando existen cambios rápidos, cargadores de alta potencia o arranques frecuentes de motores, pueden ser necesarios intervalos más cortos.
Datos que deben revisarse
- Demanda máxima registrada en kW.
- Horario, frecuencia y duración de los picos.
- Carga base de la instalación.
- Diferencias entre días laborables, fines de semana y temporadas.
- Arranque de motores, compresores, bombas u otras cargas transitorias.
- Producción fotovoltaica existente o prevista.
- Límite del transformador o de la conexión a red.
Cómo calcular la potencia necesaria del BESS
La potencia mínima de descarga puede estimarse restando el límite de potencia deseado al pico actual de la instalación.
Ejemplo de cálculo de potencia
Supongamos que una fábrica registra un pico máximo de 620 kW y quiere limitar la potencia tomada de la red a 450 kW.
En este caso, el sistema debería poder suministrar al menos 170 kW durante el periodo de máxima demanda.
El diseño definitivo también debe considerar:
- Potencia de arranque de motores y compresores.
- Cambios rápidos en la carga.
- Capacidad de sobrecarga del PCS.
- Potencia reactiva y factor de potencia.
- Pérdidas eléctricas y temperatura de funcionamiento.
- Posible ampliación futura.
Cómo calcular la capacidad necesaria en kWh
La potencia excedente puede cambiar a lo largo del pico. Por ello, es necesario calcular la energía situada por encima del límite de demanda en cada intervalo.
Ejemplo con una curva de carga simplificada
| Periodo | Demanda | Potencia BESS | Duración | Energía |
|---|---|---|---|---|
| 13:00–13:30 | 520 kW | 70 kW | 0,5 h | 35 kWh |
| 13:30–14:30 | 620 kW | 170 kW | 1 h | 170 kWh |
| 14:30–15:00 | 570 kW | 120 kW | 0,5 h | 60 kWh |
| Energía total requerida en CA | 265 kWh | |||
El BESS debe suministrar 265 kWh a las cargas durante este periodo. Sin embargo, una batería con energía nominal de 265 kWh no sería necesariamente suficiente.
De energía útil a capacidad nominal
La capacidad nominal debe ajustarse considerando la profundidad de descarga, la eficiencia, la reserva operativa y la disminución progresiva de la capacidad disponible.
- Energía requerida en CA: 265 kWh.
- Profundidad de descarga utilizada: 90 %.
- Eficiencia de descarga: 95 %.
- Factor de reserva operativa: 90 %.
- SOH de diseño: 80 %.
Productos que pueden evaluarse después del cálculo
Según la potencia, la capacidad, el espacio disponible y el método de refrigeración, pueden evaluarse diferentes armarios ESS.
Armario ESS compacto de 64,3 kWh
Para pequeños comercios, talleres, explotaciones agrícolas y edificios comerciales con picos de menor magnitud.
- Potencia nominal de CA: 33 kW
- Energía nominal: 64,3 kWh
- Entrada fotovoltaica máxima: 39 kW
- Refrigeración por aire y protección IP54
Armarios ESS de 120,5 a 241,2 kWh
Gama modular para instalaciones comerciales e industriales con diferentes necesidades de capacidad.
- Capacidades de 120,5 a 241,2 kWh
- Configuraciones integradas o con inversor externo
- Refrigeración por aire
- Instalación exterior
Armario ESS refrigerado por aire de 241 kWh
Solución integrada para almacenamiento, conversión de potencia, conexión fotovoltaica y gestión de picos.
- Potencia nominal: 105 kW
- Energía nominal: 241 kWh
- Potencia fotovoltaica opcional: 120 kW
- Admite conexión en paralelo
Armario ESS líquido de 241/261 kWh
Para proyectos que requieren gestión térmica estable, alta integración y capacidad de ampliación.
- Potencia nominal de CA: 110 o 125 kW
- Energía nominal: 241 o 261 kWh
- Entrada fotovoltaica máxima: 120 kW
- Refrigeración líquida
Relación entre potencia y capacidad
Un sistema de 200 kW / 400 kWh tiene una duración nominal aproximada de dos horas. La duración útil real será inferior al considerar el rango de SOC, las pérdidas y la reserva operativa.
Para capacidades intermedias pueden combinarse varias unidades. Por ejemplo, el armario ESS refrigerado por líquido de 241/261 kWh admite ampliación mediante conexión en paralelo.
Factores que modifican el dimensionamiento
1. Tarifa eléctrica
Debe analizarse cuánto se ahorra al reducir cada nivel de demanda y cuántos ciclos adicionales realizará la batería.
2. Producción fotovoltaica
Una instalación fotovoltaica puede reducir la demanda y cargar el BESS con excedentes, pero deben considerarse las variaciones meteorológicas y estacionales.
3. Arranque de motores
Bombas, compresores y maquinaria industrial pueden producir picos breves que exigen una elevada potencia del PCS, aunque aporten pocos kWh.
4. Temperatura y refrigeración
El diseño debe confirmar la temperatura ambiente, la altitud, la ventilación y el método de refrigeración.
Para pequeñas y medianas instalaciones puede evaluarse la gama de armarios ESS refrigerados por aire de 120,5 a 241,2 kWh .
En proyectos con ciclos frecuentes o mayores exigencias térmicas puede utilizarse un sistema ESS refrigerado por líquido .
5. Degradación y estrategia de SOC
El EMS puede mantener una reserva para respaldo, limitar la profundidad de descarga y adaptar la operación para proteger la vida útil de las baterías.
6. Crecimiento futuro
Si se prevén nuevas líneas de producción, cargadores eléctricos o ampliaciones de maquinaria, conviene utilizar una arquitectura modular.
El cálculo cambia según la aplicación
| Aplicación | Dato principal | Criterio de diseño |
|---|---|---|
| Reducción de picos | Curva de carga y límite objetivo | Energía situada por encima del límite de demanda |
| Energía de respaldo | Lista de cargas críticas | Potencia simultánea y autonomía requerida |
| Autoconsumo fotovoltaico | Producción FV y consumo horario | Excedente solar disponible y consumo posterior |
| Carga de vehículos eléctricos | Potencia de cargadores y límite de red | Número de sesiones y simultaneidad de carga |
| Microrred híbrida | Carga, FV, red y generador | Coordinación energética y reserva para modo isla |
Función del PCS, el BMS y el EMS
- PCS: convierte la energía entre corriente continua y alterna y determina la potencia de carga y descarga.
- BMS: supervisa tensión, corriente, temperatura, SOC, alarmas y seguridad.
- EMS: decide cuándo cargar o descargar para mantener la demanda dentro del límite.
Ejemplo de una arquitectura BESS de mayor escala
FLYFINE ha desarrollado una microrred híbrida de 750 kW y 1,446 MWh que integra seis clústeres de baterías LFP, dos armarios PCS de 375 kW, un sistema STS de 750 kW, energía fotovoltaica y respaldo mediante generador diésel.
Consulte el caso de microrred híbrida de 750 kW con BESS de 1,446 MWh .
Datos necesarios para solicitar un dimensionamiento
- País y ubicación del proyecto.
- Aplicación y objetivo principal.
- Tensión, frecuencia y tipo de conexión.
- Curva de carga con intervalos de 15 minutos.
- Demanda máxima y límite objetivo.
- Consumo diario y mensual.
- Potencia fotovoltaica instalada o prevista.
- Características del transformador y de la red.
- Generador existente, cuando corresponda.
- Cargas críticas y tiempo de respaldo.
- Temperatura, altitud y espacio disponible.
- Necesidad de ampliación futura.
Errores frecuentes
- Indicar únicamente una capacidad en kWh.
- Utilizar solo el consumo mensual.
- Multiplicar el pico máximo por varias horas.
- No diferenciar capacidad nominal y energía útil.
- Ignorar los arranques de motores.
- Elegir el producto antes de analizar el proyecto.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos kWh necesita un BESS para reducir picos?
Depende de la potencia situada por encima del límite objetivo y de la duración de cada intervalo.
¿Se puede dimensionar un BESS con el consumo mensual?
No de forma precisa. Se necesita una curva de carga que muestre cuándo se produce el consumo y cuál es la potencia máxima.
¿La potencia del BESS debe ser igual al pico máximo?
No necesariamente. Normalmente corresponde a la diferencia entre el pico actual y el límite de demanda definido.
¿Qué diferencia existe entre kW y kWh?
Los kW indican la potencia instantánea. Los kWh indican la cantidad de energía almacenada y la duración de la descarga.
¿Puede el mismo BESS reducir picos y proporcionar respaldo?
Sí, pero el EMS debe reservar suficiente energía para las cargas críticas.
¿Es mejor la refrigeración por aire o por líquido?
Depende de la capacidad, el perfil de ciclos, la temperatura ambiente, el mantenimiento y el coste total del proyecto.
Solicite un análisis preliminar de su perfil de carga
Comparta la curva de carga, la demanda máxima, la tensión, la capacidad fotovoltaica y el límite de potencia objetivo. FLYFINE puede ayudarle a evaluar la potencia del PCS, la capacidad de las baterías y la arquitectura adecuada.
