Desde hace tiempo hemos conocido que las fuentes de energía verde, provocan fluctuaciones en las redes eléctricas, pero el control de la demanda ofrece una solución: “Sensores y Dispositivos inteligentes”.
La necesidad de almacenar energía surge cuando comprendes cuán increíblemente difícil es generar electricidad, dice Benjamin Sovacool, profesor de Política Energética de la Universidad de Sussex. Por esta razón se trabaja en cómo mejorar el almacenamiento de energía que después pueda ser utilizada cuando hay estos desajustes entre la oferta y la demanda eléctrica.
Este planteamiento del profesor Benjamin Sovacool, nos lleva a dos interrogantes:
- ¿Cómo Almacenar Energía?
- ¿Cómo aumentar la eficiencia energética?
Almacenamiento de energía
El almacenamiento de electricidad como desarrollo tecnológico surge en respuesta a la necesidad de sincronizar oferta y demanda de un bien que, sin dichos sistemas de acumulación, tendría que ser producido y consumido de forma instantánea. La tecnología aplicada es diversa, tanto en la forma de proceder al almacenamiento energético (químico, gravitación, eléctrico, térmico, entre otros) como en cuanto a características.
Los rendimientos en el almacenamiento son relativamente bajos tanto en densidad energética como en aprovechamiento de la energía, por ello es un campo de continua innovación. Un ejemplo lo tenemos con la aparición en los últimos años de las baterías de Tesla que han mejorado estos dos aspectos de forma significativa.
Eficiencia energética en edificación (Smart Building)
Pese a la paralización sufrida en los últimos años, se espera un gran desarrollo, próximo en el tiempo, de la generación para el autoconsumo. El Smart Building, es una solución técnica para poder garantizar un autoconsumo real, es decir, que toda la energía producida en una instalación sea consumida in situ, sin inyectar nada a la red.
Esto es posible sin necesidad de dimensionar a la baja la fuente renovable y con la garantía de que no existirá un flujo de potencia indeseado hacia la red. Para ello, el elemento clave del sistema es el gestor de la instalación. Este equipo puede operar dentro del escenario de balance neto que permite al productor limitar la potencia inyectada en red a un valor predeterminado.
Asimismo, este gestor energético posibilita la conexión y desconexión de las cargas controlables y de la generación renovable, basándose en los datos de producción obtenidos de los convertidores de potencia y en el dato de consumo total de la instalación.
Las centrales eléctricas generan energía y la envían a líneas eléctricas que distribuyen energía a los nodos donde se puede utilizar. Pero si la carga de electricidad es mayor que la capacidad del sistema, la transmisión puede fallar, dando lugar a una cascada de fallas en toda la red eléctrica. Los investigadores muestran que el control del lado de la demanda puede ser una solución eficaz para estabilizar la confiabilidad de las redes eléctricas que utilizan una combinación de fuentes de generación de energía.
Este efecto dominó fue responsable del mayor corte de energía en la historia de Estados Unidos en 2003, que dejó a 55 millones de estadounidenses y canadienses sin electricidad a un costo estimado de $ 6 mil millones. Un apagón aún mayor en 2015 afectó a 57 millones de personas en Italia. Los apagones causan un efecto dominó en las economías que afectan y pueden ser peligrosos para las personas que dependen de los dispositivos electrónicos en los hospitales.
En un artículo publicado en Chaos, de AIP Publishing, los autores muestran que el control del lado de la demanda puede ser una solución eficaz para estabilizar la confiabilidad de las redes eléctricas que utilizan una combinación de fuentes de generación de energía.
Pere Colet y sus colegas enfocan los efectos de la gestión del lado de la demanda en las redes eléctricas utilizando un modelo para simular las rápidas fluctuaciones involucradas y probaron el sistema bajo diferentes cargas de demanda.
Los autores ampliaron un modelo para la dinámica compleja de los apagones en las redes eléctricas para incluir tres factores importantes:
La variabilidad intradía (picos en la demanda de electricidad cuando las personas se despiertan o vuelven a casa del trabajo), ráfagas de energía causadas por el encendido simultáneo de muchos dispositivos eléctricos ( ya sea por casualidad o por grandes fábricas), y el efecto de la gestión de la demanda (mediante dispositivos que retrasan el encendido hasta que la red esté más despejada) en la red eléctrica.
Figura 1. Variabilidad intradía.
«Con una fracción creciente de energía eléctrica generada por plantas de energía eólica y solar, que están sujetas a cambios climáticos, las fluctuaciones aumentarán y debemos considerar diferentes enfoques de control para equilibrar el sistema», dijo Colet.
«Los dispositivos que son lo suficientemente inteligentes como para posponer ciertas tareas pueden ayudar. Esto es lo que se conoce como gestión del lado de la demanda».
Los autores planean continuar investigando formas más avanzadas de control de la demanda, como la comunicación entre nodos. También están explorando modelos que pueden evaluar la cantidad de energía solar y eólica que se puede incluir en las redes sin aumentar el riesgo de apagones debido a fluctuaciones.
«La implementación de técnicas de gestión de la demanda puede ser muy útil para prevenir apagones», dijo Colet. «Un aspecto importante es que los clientes deberán estar capacitados para responder con responsabilidad social a las situaciones de demanda y aprender a adaptarse a la situación. Eso será particularmente importante cuando se utilicen fuentes de energía renovables».
¿Qué es un Sistema de Generación Eléctrica Inteligente?
En la actualidad, la eficiencia energética se desarrolla en dos ejes. En un primer término en la fabricación y aparición de sistemas inteligentes de consumo adaptados a cada situación llegando a considerar ergonomía y confort pero también eficiencia energética. Por otro lado, y previo al consumo, la aparición de sistemas de recuperación, almacenaje y generación de energías usando nuevas tecnologías.
Algunas de estas nuevas tecnologías han realizado un importante desarrollo en los últimos años y viven en una innovación permanente. El corazón de todos estos sistemas es un sistema de distribución de la energía inteligente. En este caso solo vamos a abordar la energía eléctrica.
Figura 2. Sensores y dispositivos eléctricos inteligentes.
– Sistemas de distribución eléctrica inteligente (Smart Grid)
Frente al actual sistema centralizado, la aparición de sistemas de distribución eléctrica inteligente cambia nuestro concepto de entender la red eléctrica, que pasa a desarrollar un papel activo, mediante un sistema de control que regula transporte, interconexión, derechos de paso, costes, etc. y partiendo de variadas fuentes de energía, convencionales o renovables, de menor potencia que las centrales actuales (100s kW a 10s MW).
La monitorización remota y el control de la producción y consumo de energía, permiten un ajuste continuo entre oferta y demanda, con la consiguiente reducción de costes de electricidad debido a un consumo más preciso y sensible.
Las redes inteligentes o “Smart Grids” se basan en el establecimiento de una relación de cooperación entre proveedores y consumidores mucho más informados para un mejor balance entre oferta y demanda en tiempo real, gracias a una comunicación bidireccional entre la red y los usuarios finales.
Esto permite tanto una mejora en la toma de decisiones del consumidor sobre su consumo de energía como una gestión más eficaz de la red por parte de los proveedores.
Entonces basado en todo lo anterior, podemos concluir que los sistemas de gestión inteligente colaborativa de la energía, así como el auge de los sensores y dispositivos inteligentes en este sector tomen protagonismo desde las grandes comercializadoras a los pequeños consumidores van a ser la clave de la reducción de coste económico y ecológico en un futuro inmediato.
Esto creará una situación con riesgos elevados debido a los problemas que se pueden presentar a nivel energético y de cómo introducir estos sistemas de forma eficiente, lo que implica un cambio de paradigma, de ser un sector no preventivo y muy tradicional, por uno diferente e innovador.
Sin embargo, al mismo tiempo es una gran oportunidad para crear y hacer crecer una gran cantidad de tecnologías asociadas al concepto Inteligentes (Smart) desde el punto de vista energético.
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