Las facturas comerciales de electricidad no están determinadas únicamente por el consumo de energía. Para muchas instalaciones, el costo final depende de cuántos kilovatios-hora (kWh) se utilizan, la demanda más alta de kilovatios (kW) registrada durante el período de facturación, cuándo ocurre esa demanda y la tarifa de servicios públicos específica que se aplica al sitio.
Es por eso que una instalación puede reducir el consumo mensual de energía y aun así tener una factura obstinadamente alta. Un breve pico de demanda puede establecer el cargo por demanda para el mes, mientras que el precio por tiempo-de-uso puede hacer que la electricidad consumida en una hora sea más cara que la misma cantidad consumida en otra.
El almacenamiento detrás-del-medidor puede ayudar en algunas de estas situaciones, pero el punto de partida correcto no es el tamaño de la batería. Es la factura, la tarifa y el perfil de carga. El Programa Federal de Gestión de la Energía del Departamento de Energía de EE.UU. hace la misma distinción en sus directrices sobreevaluar opciones de tarifas de servicios públicos: los cargos por energía, los cargos por demanda y los cargos fijos responden de manera diferente a los cambios en las operaciones del sitio.
¿Qué hace que una factura de electricidad comercial sea diferente?
Una tarifa comercial puede contener varios componentes de coste al mismo tiempo:
- Cargos de energíabasado en el consumo total de electricidad en kWh.
- Cargos por demandabasado en la demanda máxima o facturada en kW.
- Cargos por tiempo-de-usoque varían según la hora, el día o la temporada.
- Cargos fijosque no cambian con el consumo mensual.
- Reglas-específicas de tarifastales como trinquetes de demanda, demanda mínima de facturación, cláusulas adicionales o provisiones estacionales.
La combinación exacta depende de la empresa de servicios públicos, la clase de cliente, el nivel de voltaje, la ubicación, la temporada y el programa de tarifas. Por lo tanto, una estimación genérica de ahorro-de batería es mucho menos útil que un análisis realizado con respecto a la tarifa real de la instalación.
Cargos de energía: lo que paga por kWh
Un cargo de energía se basa en la cantidad de energía eléctrica consumida durante el período de facturación. Un cálculo simplificado es:
Cargo por energía=electricidad consumida en kWh × tarifa aplicable de $/kWh
Si la tarifa utiliza precios por tiempo-de-uso, es posible que haya varias tarifas de energía en lugar de una. La electricidad consumida durante las horas pico-puede costar más que la electricidad consumida fuera de las horas-pico, por lo que la factura depende tanto del consumo total como del horario.
Las medidas de eficiencia abordan principalmente esta parte del proyecto de ley. Los ejemplos incluyen reducir el tiempo de funcionamiento innecesario de los equipos, mejorar la eficiencia de HVAC o refrigeración, actualizar motores ineficientes y solucionar problemas de control que desperdician energía.
Cargos por demanda: lo que se paga por los kW pico
Los cargos por demanda funcionan de manera diferente. En lugar de medir cuánta electricidad se consumió durante el mes, la demanda mide la rapidez con la que la instalación consume energía durante un intervalo definido. Se expresa en kilovatios.
Un cálculo de cargo por demanda-simplificado es:
Cargo por demanda=demanda facturada en kW × tarifa de demanda en $/kW
Por eso puede ser importante un breve período de funcionamiento simultáneo. Si los enfriadores, los compresores de refrigeración, los equipos de proceso, las bombas y los cargadores de vehículos eléctricos consumen mucho durante el mismo intervalo, el pico resultante puede establecer la demanda facturada incluso si el evento es breve.
Un estudio de laboratorio nacional-sobre los aranceles comerciales de EE. UU. identificó la magnitud de la carga de la demanda-como un predictor importante de la economía-de las baterías-detrás del medidor, al tiempo que enfatizó que la viabilidad del proyecto debe evaluarse caso por caso. Ver el estudio sobreDetrás-de-medidor de almacenamiento de batería y cargos por demanda comercial.
Demanda de facturación e intervalos de medición
No todas las empresas de servicios públicos calculan la demanda de la misma manera. La tarifa define el intervalo y la regla utilizada para determinar la demanda facturada. La medición por intervalos puede registrar datos cada hora o cada 15 minutos, y el intervalo de calificación más alto puede convertirse en un aporte importante a la factura mensual.
Las facturas mensuales muestran el resultado financiero. Los datos de intervalo muestran cómo ocurrió el resultado. Esa distinción se vuelve esencial a la hora de decidir si un pico es repetible, evitable o adecuado para el almacenamiento.
Demanda no-coincidente, TOU y con trinquete
A cargo por demanda no-coincidentepuede basarse en la demanda mensual más alta independientemente de la hora del día. Acargo por demanda por tiempo-de-usosólo podrá aplicarse a la demanda registrada dentro de períodos designados. Algunas tarifas incluyen ambos.
A trinquete de demandao retroceder-la provisión puede hacer que la demanda de facturación dependa en parte de los picos registrados en meses anteriores. Eso significa que un evento inusualmente alto puede influir en los costos después del mes en que ocurrió. El glosario de tarifas de servicios públicos-del DOE analiza específicamente la demanda no-coincidente, la demanda TOU y las estructuras retrospectivas-de la demanda.
Para los controles de almacenamiento, la consecuencia es práctica: recortar el pico incorrecto puede ahorrar poco o nada si otro intervalo aún determina la demanda facturada.
kW vs kWh: la diferencia que cambia la estrategia
ComprensiónkW frente a kWhes fundamental para la gestión energética comercial.
- kW mide la potencia.Describe la velocidad a la que se utiliza la electricidad en un punto o durante un intervalo de medición.
- kWh mide la energía.Describe la cantidad total de energía eléctrica utilizada a lo largo del tiempo.
Una analogía útil es la conducción: los kW son similares a la velocidad, mientras que los kWh se acercan más a la distancia total recorrida. Un edificio puede reducir el total de kWh sin reducir materialmente su pico de kW más alto. También puede reducir un pico corto de kW sin cambiar mucho los kWh mensuales.
Esos son problemas de costos diferentes. La eficiencia suele tener como objetivo reducir el uso de energía. La gestión de picos tiene como objetivo controlar la forma y el momento de la demanda.
Cómo las tarifas por tiempo-de-uso cambian los costos de energía comercial
El precio por tiempo-de-uso añade una pregunta sobre el tiempo a la factura:cuando¿Se extrae electricidad de la red?
Si la electricidad en-horas pico es más cara, las cargas flexibles pueden trasladarse a períodos de menor-costo. Un proceso podría comenzar antes, la carga de vehículos eléctricos podría programarse fuera de una ventana pico o los sistemas térmicos podrían pre-enfriarse antes de las horas de mayor-precio. Esto escambio de carga, y no debe confundirse con eficiencia.
La eficiencia reduce la cantidad de energía necesaria. El cambio de carga cambia cuando se extrae esa energía. Una estrategia energética-bien diseñada puede utilizar ambas cosas.
¿Qué hay detrás del-almacenamiento de energía-del medidor?
Detrás-del-medidor, o BTM, se refiere al equipo ubicado en el lado del cliente del medidor de servicios públicos. Desde la perspectiva de la empresa de servicios públicos, el medidor ve la interacción neta de la instalación con la red.
Un recurso BTM puede cambiar ese perfil. En una instalación comercial, el recurso podría ser un sistema de almacenamiento de energía en batería, almacenamiento térmico, cargas controlables, generación in situ o una combinación de tecnologías. Para obtener una vista más amplia a nivel de sistema-, consulteSoluciones de almacenamiento de energía comercial e industrial..
Almacenamiento de energía de la batería
Un sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) almacena energía eléctrica para su uso posterior. Para la gestión de la demanda, la batería se puede descargar cuando la demanda de la instalación se acerca a un umbral de control. Una parte de la carga la suministra entonces la batería en lugar de la red, por lo que el contador registra una menor demanda de la red.
Este es el principio operativo detrásreducción de picos de batería. Investigación de laboratorio-nacional sobredetrás-el-almacenamiento de medidores para la demanda-reducción de cargosTambién muestra por qué la forma y la duración de los picos de carga son importantes para el dimensionamiento económico.
Almacenamiento Térmico y Cargas Flexibles
Las baterías electroquímicas no son la única fuente de flexibilidad. La calefacción, el enfriamiento, la refrigeración, el calentamiento de agua y algunos procesos industriales pueden cambiarse o secuenciarse. El almacenamiento de energía térmica puede almacenar capacidad de calefacción o refrigeración para su uso posterior, mientras que la masa térmica existente en un edificio a veces puede proporcionar una flexibilidad limitada sin una batería convencional.
Si un cambio operativo puede eliminar el mismo pico a un costo menor, esa opción debe probarse antes de especificar un nuevo almacenamiento.
Cómo el almacenamiento detrás-de-medidores puede reducir la factura de electricidad comercial
1. Afeitado de picos
La reducción de picos reduce la potencia máxima extraída de la red. Una batería se descarga durante un intervalo de carga-alta e intenta mantener la demanda de la red por debajo de un objetivo.
El tiempo es crítico. Si la batería se descarga demasiado pronto, la energía utilizable puede agotarse antes del pico de facturación real. Si responde demasiado tarde, es posible que el medidor ya haya registrado un nuevo pico. Los controles, la previsión, el estado de carga disponible, la lógica de tarifas, la energía de la batería y la duración de la descarga afectan el resultado.
2. Momento-de-uso del cambio de carga
Una batería puede cargarse durante un período tarifario y descargarse durante otro. El valor financiero depende de la diferencia de precio entre períodos, las limitaciones de carga, las pérdidas del sistema, la degradación y otros requisitos operativos.
El almacenamiento no crea energía gratuita. Debido a que la energía se pierde durante la carga, el almacenamiento, la conversión y la descarga, el cambio de energía puede requerir más energía de entrada de la que se entrega posteriormente. El beneficio económico proviene de cambiar el momento o el perfil máximo de las compras de redes.
3. Autoconsumo-solar
Para instalaciones con energía solar en el sitio, una batería puede capturar energía que de otro modo se exportaría y usarla más tarde en el sitio. Que esto sea atractivo depende del valor de las exportaciones, el costo de las compras posteriores de la red, el perfil de carga de las instalaciones y la tarifa.
Investigación sobreenergía solar-más-cargos de almacenamiento y demanda comercialdescubrió que la magnitud del ahorro depende en gran medida del cliente-específico y está fuertemente influenciada por el diseño de tarifas.
4. Respuesta a la demanda y otras corrientes de valor
Algunas instalaciones pueden ser elegibles para programas que compensen a los clientes por reducir o cambiar la demanda durante eventos específicos. El DOE describe la respuesta a la demanda como una reducción voluntaria-a corto plazo en el uso de electricidad que puede recibir un descuento en la tarifa, un crédito en la factura u otra compensación. La disponibilidad del programa y las reglas operativas varían, por lo que los ingresos potenciales no deben agregarse a un modelo de proyecto hasta que se haya verificado el programa específico. Consulte la descripción general del DOE sobrerespuesta a la demanda y programas de precios-variables en el tiempo.
Un ejemplo de cargo por demanda-trabajado
Considere una instalación con las siguientes condiciones simplificadas:
- Demanda máxima facturada actual:620 kilovatios
- Tasa de demanda aplicable:$18/kW
- Objetivo de reducción máxima:100 kilovatios
- Duración del pico que requiere soporte:30 minutos
Antes del afeitado máximo:
620 kW × $18/kW=cargo por demanda mensual de $11,160
Si la gestión del almacenamiento o de la carga reduce con éxito el pico de facturación-establecido en 520 kW:
520 kW × $18/kW=cargo por demanda mensual de $9360
El cargo por demanda evitada simplificado sería:
$11,160 − $9,360=$1,800 por ese mes
La energía necesaria para soportar una reducción de 100 kW durante 30 minutos es de 50 kWh antes de tener en cuenta las pérdidas de eficiencia, los límites del estado-de-carga, los requisitos de reserva o el margen operativo. Eso hacenoSignifica que una batería de 50 kWh es el tamaño correcto del proyecto.
Supongamos que la misma instalación tiene otro pico no reducido de 590 kW más adelante en el período de facturación. Si ese intervalo se convierte en la demanda facturada, la reducción efectiva es de sólo 30 kW, y el cargo evitado simplificado cae a$540. Un trinquete o múltiples períodos de demanda podrían cambiar el resultado nuevamente.
Este ejemplo es ilustrativo, no una previsión del proyecto. Muestra por qué la lógica tarifaria y los datos de intervalo importan más que la capacidad de la batería.
¿Cuándo es una buena opción el almacenamiento de energía comercial?
La presencia de una carga de demanda no hace que una batería sea automáticamente económica. El almacenamiento merece una evaluación más detallada cuando se dan varias condiciones favorables juntas.
- Los cargos por demanda son financieramente significativos.Hay suficientes costos evitables para justificar el análisis.
- Los picos son identificables.El centro puede determinar qué los causa, cuándo ocurren y cuánto duran.
- El pico es abordable.Una excursión corta por encima de la carga normal suele ser más fácil de afeitar que una carga que permanece cerca del máximo durante muchas horas.
- La tarifa premia los cambios temporales.Los diferenciales de TOU o las estructuras de demanda crean valor para el cambio de carga o el control de picos.
- Los datos de intervalo están disponibles.El sitio puede ir más allá de los totales mensuales y analizar la forma de carga real.
- Hay objetivos secundarios compatibles.La optimización solar, la resiliencia, la respuesta a la demanda o las limitaciones de capacidad pueden fortalecer el caso cuando son realmente relevantes.
Para casos de uso comerciales adicionales, consulteManeras en que el almacenamiento de energía comercial puede reducir los costos de energía empresarial..
Cuando el almacenamiento puede no ser la primera solución
El almacenamiento puede merecer una prioridad menor cuando la instalación tiene precios basados en la poca-demanda, un perfil de carga muy plano, picos extremadamente largos, flexibilidad operativa económica o problemas de eficiencia obvios que deben corregirse primero.
Si simplemente se puede evitar que dos cargas principales se inicien al mismo tiempo, la secuenciación puede eliminar parte del pico a un costo mucho menor que el de una batería. El objetivo es resolver el problema de los costos de manera eficiente, no forzar todos los problemas a un proyecto de almacenamiento.
Almacenamiento de batería frente a gestión de carga frente a almacenamiento térmico
| Acercarse | Más adecuado para | Limitación principal |
|---|---|---|
| Eficiencia energética | Reducir el consumo total innecesario de energía | Puede que no reduzca materialmente el pico de demanda más alto |
| Gestión de carga operativa | Cambiar o secuenciar equipos flexibles | Requiere flexibilidad operativa |
| Almacenamiento de energía en batería | Reducción de picos y cambio de tiempo rápidos y controlables | Costo de capital, pérdidas, degradación, espacio y limitaciones operativas. |
| Almacenamiento térmico | Cambio de cargas de calefacción, refrigeración o refrigeración | Depende de los sistemas de construcción y los requisitos térmicos. |
| Solar + almacenamiento | Combinando generación in situ con uso flexible de energía | La economía depende de la producción solar, la forma de la carga, el valor de las exportaciones y los aranceles. |
Estos enfoques no son mutuamente excluyentes. Una instalación puede mejorar la eficiencia, agregar controles de carga y luego dimensionar una batería más pequeña alrededor del pico direccionable restante.
Errores comunes al evaluar el almacenamiento de energía comercial
Error 1: Confundir kW con kWh
Reducir el uso mensual de energía no necesariamente elimina el pico que genera un cargo por demanda. Primero identifique el componente del billete.
Error 2: asumir que cada pico es abordable
Alguna demanda es operativamente necesaria. La pregunta de diseño útil no es la demanda máxima total sinodireccionabledemanda máxima.
Error 3: utilizar una tarifa obsoleta
Un modelo de despacho técnicamente preciso aplicado a una lista de tarifas incorrecta sigue siendo el modelo incorrecto.
Error 4: talla a partir de un mes
El clima, la producción, la ocupación y las tarifas estacionales pueden distorsionar el resultado de un solo mes. Utilice un período representativo.
Error 5: asumir que el almacenamiento ahorra energía automáticamente
El almacenamiento cambia de forma principalmente cuando la energía se extrae de la red. La eficiencia y el almacenamiento son herramientas diferentes.
Error 6: duplicar-conteo de flujos de valor
La reducción de picos, la optimización de TOU, la reserva de respaldo, el autoconsumo solar-y la respuesta a la demanda pueden competir por la misma capacidad de batería y estado de carga. Una unidad de energía almacenada no siempre puede servir a todos los objetivos al mismo tiempo.
Error 7: comenzar con el tamaño de la batería
Una propuesta que comienza con "se necesita una batería de 500 kWh" antes de examinar los datos de tarifas e intervalos merece un examen minucioso. El tamaño de la batería debe ser un resultado del análisis, no la suposición inicial.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es un cargo por demanda en una factura de electricidad comercial?
R: Un cargo por demanda es una tarifa basada en la energía eléctrica que consume una instalación de acuerdo con las reglas definidas en su tarifa. Generalmente se expresa en dólares por kilovatio en lugar de dólares por kilovatio-hora.
P: ¿Puede el almacenamiento de baterías reducir los cargos por demanda?
R: Potencialmente. Una batería puede descargarse cuando la carga de la instalación es alta y reducir la energía consumida a través del medidor de servicios públicos. Los ahorros dependen de la tarifa, el horario de despacho, la duración pico, la potencia y energía de la batería disponible y si el intervalo objetivo realmente determina la demanda facturada.
P: ¿El almacenamiento de energía reduce el consumo total de electricidad?
R: No necesariamente. El almacenamiento desplaza la energía a través del tiempo y remodela el perfil de carga de la red. Debido a que los sistemas reales tienen pérdidas, reducir el total de kWh generalmente requiere mejoras operativas o de eficiencia en lugar de solo almacenamiento.
P: ¿Cuántos datos de servicios públicos debo revisar?
R: Un año completo de facturas y los datos de intervalo correspondientes es un punto de partida más sólido que un solo mes. Las instalaciones con fuertes variaciones estacionales o horarios operativos cambiantes pueden necesitar análisis adicionales.
P: ¿Cómo sé qué tamaño de batería necesito?
R: Comience con el perfil de carga y la tarifa. Los kW necesarios dependen de cuánta potencia máxima se debe compensar. Los kWh necesarios dependen de cuánto tiempo se debe suministrar esa energía, además de la eficiencia, los límites del estado-de-carga, el margen operativo, la degradación y cualquier caso de uso competitivo.
P: ¿El almacenamiento detrás del-medidor-solo es útil con energía solar?
R: No. El almacenamiento puede respaldar la gestión de la demanda y la optimización de los costos de electricidad-basada en el tiempo-sin energía solar en el sitio. La energía solar puede agregar otro caso de uso, pero no es necesaria para todos los proyectos-de detrás-.
Comience con la factura, no con la batería
El almacenamiento detrás-del-medidor puede reducir la demanda de la red durante intervalos críticos, cambiar las compras de electricidad entre los períodos-de-uso, trabajar con energía solar en el sitio y proporcionar flexibilidad operativa adicional. Ninguno de esos beneficios debe asumirse de antemano.
Una decisión comercial creíble sobre-almacenamiento de energía comienza con tres cosas:la tarifa, el perfil de carga y las limitaciones operativas. Revise las facturas de servicios públicos, confirme el programa de tarifas actual, obtenga datos de intervalo, identifique los eventos que realmente impulsan los costos y compare el almacenamiento con alternativas operativas-de menor costo.
Sólo entonces el equipo del proyecto debería dimensionar el equipo y modelar la economía. El proyecto más fuerte no es el que tiene más tecnología; es el que aborda con evidencia el problema real de facturación y operación.