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Aug 30, 2023

Combinar energía solar con generadores lineales produce una solución energética C&I revolucionaria

Una solución de energía híbrida única que combina un panel solar en el tejado y una novedosa tecnología de generador lineal produce toda la energía consumida en una instalación de almacenamiento en frío de Lineage Logistics en Colton.

Una solución de energía híbrida única que combina un panel solar en el tejado y una novedosa tecnología de generador lineal produce toda la energía consumida en una instalación de almacenamiento en frío de Lineage Logistics en Colton, California. Al mostrar un enfoque moderno para las necesidades energéticas comerciales e industriales (C&I) en evolución, el proyecto también puede proporcionar capacidad de despacho y flexibilidad de combustible. Estos y otros atributos lo convierten en ganador del premio POWER 2023.

El almacenamiento en frío consume mucha energía, y para Lineage Logistics, el fideicomiso de inversión en bienes raíces (REIT) y proveedor de soluciones logísticas con temperatura controlada más grande del mundo, encontrar tecnologías nuevas e innovadoras que pudieran remodelar su perfil energético había sido durante mucho tiempo una ambición. "Somos propietarios y operamos más de 400 ubicaciones en todo el mundo", dijo a POWER Chris Thurston, director de Energía y Sostenibilidad de Lineage.

Pero si bien las instalaciones de Lineage son soluciones logísticas integrales de extremo a extremo, representan una capacidad combinada de 2 mil millones de pies cúbicos. Su consumo de energía es un "gran costo para nosotros", dijo Thurston, señalando que la mayoría de las instalaciones de la compañía obtienen energía de la red. Mientras tanto, Lineage es consciente desde hace mucho tiempo de su huella de carbono. Si bien en 2015 la compañía se propuso reducir su intensidad energética en un 25% en 10 años, cumplió ese objetivo en solo dos años. En noviembre de 2021, la empresa con sede en Novi, Michigan, se convirtió en signataria del Compromiso Climático impulsado por la comunidad corporativa, comprometiéndose a lograr emisiones netas de carbono cero en todas sus operaciones comerciales para 2040. “Y así, habíamos estado en un viaje para desarrollar un almacén autosostenible donde podríamos generar el 100% de nuestras necesidades de energía a través de tecnología limpia”, dijo Thurston.

La compañía eligió sus instalaciones de Agua Mansa en Colton, Inland Empire de California, para realizar la primera instalación de su tipo. Según Thurston, el sitio presentaba un estudio ideal. El almacén, que sirve como instalación de cross-docking, se utiliza para consolidar y redistribuir envíos para una gran empresa de comestibles. Tenía los metros cuadrados ideales de espacio en el techo y, singularmente, “no funciona a nuestras temperaturas heladas normales”, señaló. “Está más cerca de ser un refrigerador a 30°F, por lo que usa menos energía por pie cuadrado en general. Fue la combinación perfecta donde pudimos solucionar el 100% de autogeneración con una unidad generadora de respaldo”, dijo.

Lineage recurrió a PowerFlex, un socio solar comercial de generación distribuida desde hace mucho tiempo, para instalar un conjunto de paneles solares en el techo de 3,3 MW en el almacén que comprende 8.426 paneles solares individuales (Figura 1). "Lineage y PowerFlex han formado una sólida asociación durante los últimos ocho años, desarrollando con éxito más de 25 proyectos de energía solar fotovoltaica in situ en todo Estados Unidos", dijo a POWER el director de PowerFlex, Danny Ptak. Sin embargo, Lineage también optó por combinar los paneles solares en los tejados con generadores lineales, una nueva e innovadora tecnología de generación de energía lanzada en marzo de 2021 por Mainspring Energy. Lineage estimó que, si bien el conjunto de paneles solares de 3,3 MW podría satisfacer hasta el 73 % de las necesidades de la instalación, si se integraran dos generadores lineales Mainspring Energy de 230 kW en el sitio, podrían consolidar los paneles solares para el 27 % adicional de la carga, dijo Thurston. dicho.

1. Lineage Logistics instaló un panel solar de 3,3 MW y generadores lineales de 460 kW en sus instalaciones de Colton Agua Mansa en Inland Empire de California. Combinados, los paneles solares y los generadores lineales producen el 100% del consumo de energía de la instalación en términos netos. Cortesía: PowerFlex

Si bien es novedosa (ver recuadro), el equipo de investigación de Lineage con sede en San Francisco recomendó la tecnología de generación lineal. "Nos encantó la tecnología porque las emisiones eran muy bajas debido a la generación de gas natural, era una unidad única y ya estaba construida para soportar combustibles limpios en el futuro", dijo Thurston. Los generadores lineales también fueron "la única tecnología capaz de proporcionar capacidad de despacho y flexibilidad de combustible para el funcionamiento paralelo de la red y protección contra cortes de red de larga duración", dijo. "Me gusta pensar en ello como una mejor versión de una batería".

El generador lineal de Mainspring Energy es esencialmente un dispositivo electromecánico que convierte directamente el movimiento a lo largo de una línea recta en energía utilizando energía química o térmica. Más específicamente, el generador utiliza una reacción de aire y combustible a baja temperatura para impulsar imanes a través de bobinas de cobre para producir electricidad de manera eficiente.

2. En un generador lineal, “una mezcla de aire y combustible se comprime en la zona de reacción central hasta que se produce una reacción a baja temperatura”, dice Mainspring Energy. “La reacción impulsa los dos osciladores, que transportan imanes a través de bobinas de cobre, produciendo electricidad directamente a través del movimiento lineal. Los resortes exteriores se comprimen para devolver los osciladores al siguiente ciclo”. Cortesía: Energía de resorte principal

Según Jim Dawe, director comercial de Mainspring Energy, un generador lineal "es una nueva categoría de tecnología de generación de energía que ofrece un avance importante en rendimiento y flexibilidad". Mientras que la instalación de Colton utiliza gas natural como combustible, los generadores lineales pueden utilizar combustibles bajos en carbono como hidrógeno, biogás o amoníaco para producir electricidad, señaló. “El producto es flexible en cuanto a combustible, lo que significa que puede cambiar dinámicamente entre todos estos tipos de combustible sin necesidad de adaptación, a través de software avanzado y electrónica de potencia. Hoy en día no existe ninguna otra tecnología de generación de energía que pueda hacer esto”. Mientras tanto, los productos también son “modulares y escalables, y altamente distribuibles, lo que significa que pueden subir y bajar para satisfacer cualquier carga. Además, tienen un costo total de propiedad más bajo que otras tecnologías de generación de energía, como motores o celdas de combustible”, dijo.

Después de que Lineage adjudicara por separado contratos llave en mano a PowerFlex y Mainspring Energy para la entrega y construcción de las instalaciones solares y de generadores en el tejado, el proyecto tardó aproximadamente 18 meses en completarse. Eso incluyó tres meses para diseñar el proyecto y obtener las aprobaciones de la empresa de servicios públicos municipal de la ciudad de Colton y aproximadamente 15 meses para completar la construcción y comenzar la operación. El conjunto solar se completó físicamente en agosto de 2021 y el proyecto del generador se completó con la conexión completa del conjunto en diciembre de 2021.

Aunque el equipo tuvo que lidiar con algunos contratiempos derivados de las restricciones pandémicas, la finalización del proyecto avanzó sin problemas. Una de las razones que Thurston destacó es que Lineage encontró el “socio de servicios públicos adecuado” en la ciudad de Colton. “Este es un municipio pequeño que es un poco más flexible a la hora de implementar este tipo de soluciones”, señaló. "Lo que descubrimos es que la empresa de servicios públicos decide muchas cosas y puede tender a ser restrictiva en cuanto al tipo de proyecto que se puede incluir en su sistema". El diálogo y la colaboración fueron cruciales para el desarrollo eficaz del proyecto, añadió.

Y desde su instalación, tanto el conjunto de generadores lineales como el conjunto de tejados han “funcionado según lo esperado”, confirmó Thurston. La instalación de Colton genera el 100% de su propia energía durante el día y su consumo máximo diurno se cubre con aproximadamente 2,5 MWac del sistema solar. "Aproximadamente la mitad de eso se exporta entre las 10.00 y las 14.00 horas", afirmó. “Y luego, cuando esa curva comience a disminuir a lo largo del día, tal vez alrededor de las 5 p.m. o 6 p.m., cuando deja de cubrir el 2% de nuestra carga, los generadores se activarán. Y luego, a las 9 p.m., los generadores estarán produciendo. La mitad de nuestras necesidades de energía y la otra mitad proviene de la red”.

Fundamentalmente, la reducción de su demanda fuera de su pico ha permitido a Lineage cambiar a una estructura de tarifas de servicios públicos menos costosa, señaló Thurston. Además, las operaciones y el mantenimiento de la novedosa instalación también han sido bastante sencillos dado que Mainspring proporcionó un acuerdo de mantenimiento y el panel solar es propiedad de Madison Energy Investments, un socio financiero de Lineage, que lo mantiene y lo mantiene.

El proyecto Colton de Lineage también fue especialmente fundamental para Mainspring. “Lineage fue el primer cliente que nos implementó en un escenario de consolidación solar, donde estamos reafirmando sus 3,3 MW de energía solar en tejados. Se trata de los dos primeros generadores lineales del mundo en un despliegue comercial de este tipo”, subrayó Jim Dawe, director comercial de Mainspring Energy.

Ptak de PowerFlex también elogió la perfecta integración del proyecto. "Esta es la primera vez que un sistema solar fotovoltaico PowerFlex se combina con la tecnología Mainspring, y esta colaboración innovadora significa el liderazgo de Chris y Lineage en la generación de energía renovable in situ", señaló. "El equipo de PowerFlex quedó impresionado con la facilidad con la que se combinan los dos tipos de tecnología, y los equipos de PowerFlex y Mainspring continuarán trabajando juntos en proyectos futuros para otros clientes", dijo.

"Para resumir lo esencial, se trata de ayudar a los clientes de C&I a reducir las emisiones de carbono y cumplir los objetivos de sostenibilidad con menores emisiones, disminuir y controlar sus costos de energía y acelerar el suministro de energía para que esté en funcionamiento rápidamente", agregó Dawe.

Desde que completó el proyecto Colton, Mainspring ha embolsado varios otros proyectos interesantes de C&I, incluida la aceleración de la integración del transporte eléctrico y aplicaciones de biogás. Sin embargo, Lineage puede seguir siendo un cliente importante. En mayo de 2022, las dos empresas firmaron un acuerdo para implementar hasta 150 generadores lineales en la red de instalaciones distribuidas de Lineage en los EE. UU. Según el acuerdo, las dos empresas también pueden explorar el despliegue de unidades Mainspring fuera de los EE. UU. y el uso del 100 %. combustibles bajos en carbono.

"Este es el mejor tipo de validación y credibilidad para cualquier tecnología nueva en la industria energética: clientes satisfechos", dijo Dawe. “Igualmente importante para nosotros es que este despliegue sirva como una especie de microcosmos de nuestra visión de consolidar la energía solar y eólica a escala de red, pudiendo acelerar la transición a una red sin emisiones de carbono basada en energías renovables con energía asequible, confiable y resiliente. generación."

—Sonal Patel es editor asociado senior de POWER (@sonalcpatel, @POWERmagazine).

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