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4 la [r]evolución energética | REDES INTELIGENTES [R]EVOLUCIÓN ENERGÉTICA ARGENTINA UN FUTURO ENERGÉTICO SUSTENTABLE 4.7 redes inteligentes La tarea de integrar las tecnologías de energía renovable a los sistemas eléctricos existentes es similar en todos los sistemas eléctricos alrededor del mundo, así sean extensas redes centralizadas o sistemas insulares. El principal objetivo de la operación del sistema eléctrico es equilibrar el consumo y la generación de electricidad. Es necesaria una minuciosa planificación a futuro para garantizar que la producción disponible pueda satisfacer la demanda en todo momento. Además de equilibrar la oferta y la demanda, el sistema eléctrico también debe ser capaz de : • Cumplir con los estándares definidos de calidad energética (voltaje/ frecuencia) que puede requerir de un equipamiento técnico adicional, y • Sobrevivir a situaciones extremas tales como una interrupción repentina del suministro como consecuencia de una falla en una unidad de generación o una avería en el sistema de transmisión. La integración de la energía renovable mediante el uso de una red inteligente significa alejarse del inconveniente de la carga de base hacia la cuestión de si el suministro es flexible o inflexible. En una red inteligente, una cartera de proveedores de energía flexible puede hacer un seguimiento de la carga durante el día y la noche (por ejemplo, solar más gas, geotérmica, eólica y gestión de la demanda) sin apagones. Varios países europeos ya han demostrado que es posible integrar grandes cantidades de generación de energía renovable variable a la red y alcanzar un gran porcentaje del suministro total. En Dinamarca, por ejemplo, el promedio suministrado por la energía eólica es de aproximadamente un 20%, con picos de más del 100% de la demanda. En esas ocasiones, el excedente de electricidad es exportado a los países vecinos. En España, un país mucho más grande con una mayor demanda, el promedio suministrado por la energía eólica es del 14%, con picos de más del 50%. Hasta ahora el desarrollo de la tecnología de las energías renovables ha puesto más esfuerzo en la adaptación de su rendimiento técnico a las necesidades de la red existente, principalmente mediante el cumplimiento de los códigos de la red, que cubren cuestiones como la frecuencia del voltaje y la electricidad reactiva. Sin embargo, ha llegado el momento de que los mismos sistemas eléctricos se ajusten mejor a las necesidades de la generación variable. Esto significa que deben volverse lo suficientemente flexibles como para seguir las intermitencias de la electricidad renovable variable, por ejemplo, ajustando la demanda a través de la gestión de la demanda y/o la implementación de sistemas de almacenamiento. El sistema eléctrico futuro ya no consistirá en unas pocas instalaciones centralizadas, sino en decenas de miles de unidades de generación, tales como paneles solares, turbinas eólicas y otras renovables, en parte distribuidas en la red de distribución, en parte concentradas en grandes instalaciones como los parques eólicos marinos. La compensación es que la planificación del sistema eléctrico se volverá más compleja debido al mayor número de unidades generadoras y a que la significativa porción de generación variable causará cambios constantes en el flujo energético. La tecnología de red inteligente será necesaria para apoyar la planificación del sistema eléctrico. Ésta funcionará mediante el apoyo activo de pronósticos anticipados y del equilibrio del sistema, proporcionando información en tiempo real sobre el estado de la red y las unidades de generación, conjuntamente con pronósticos meteorológicos. También jugará un rol significativo en asegurarse que los sistemas puedan satisfacer los picos de demanda en todo momento y optimizar el uso de los activos de transmisión y distribución, manteniendo así la necesidad de ampliaciones en la red a un mínimo absoluto. Para desarrollar un sistema eléctrico basado casi exclusivamente en fuentes de energía renovable, se requerirá una nueva arquitectura de todo el sistema, incluyendo la tecnología de red inteligente. Este concepto 36 necesitará cantidades sustanciales de trabajo adicional para emerger por completo30 . La Figura 4.4 muestra una representación gráfica simplificada de los elementos clave en los futuros sistemas eléctricos basados en renovables, utilizando la tecnología de red inteligente. Existe un rango de opciones disponibles que permiten la integración a gran escala de los recursos de energía renovable variable al sistema de suministro energético. Éstas incluyen la gestión de demanda, el concepto de Centrales Eléctricas Virtuales y una serie de opciones para el almacenamiento de energía. El nivel y la sincronización de la demanda de electricidad pueden ser gestionados proporcionando incentivos económicos a los consumidores para que reduzcan o corten su suministro en períodos de consumo elevado. Este sistema ya está siendo utilizado para algunos grandes clientes industriales. Un proveedor de energía noruego incluso involucra a los clientes residenciales enviándoles un mensaje de texto con una señal para que se desconecten. Cada hogar puede decidir de antemano si desea participar o no. En Alemania, se están llevando a cabo experimentos con tarifas flexibles en función del horario, de modo que las máquinas de lavar funcionen por la noche y los refrigeradores se desactiven temporalmente durante los períodos de demanda elevada. Este tipo de gestión de demanda ha sido simplificada por los avances en la tecnología de las comunicaciones. En Italia, por ejemplo, se han instalado 30 millones de medidores de electricidad innovadores, para permitir una lectura de los medidores y el control de la información de los consumidores y de los servicios a distancia. Muchos electrodomésticos, tales como refrigeradores, lavavajillas, lavarropas, acumuladores de calor, bombas de agua y aires acondicionados, pueden ser gestionados ya sea apagándolos temporariamente o reprogramando sus tiempos de funcionamiento, liberando así carga eléctrica para otros usuarios y complementándose con las variaciones en el suministro renovable. Una Central Eléctrica Virtual (VPP, por sus siglas en inglés) interconecta una serie de centrales eléctricas reales (por ejemplo solares, eólicas o hídricas) así como también opciones de almacenamiento distribuidas en el sistema eléctrico utilizando tecnología informática. Un ejemplo real de una VPP es la Central Eléctrica de Energías Renovables Combinadas, desarrollada por tres compañías alemanas 31 . Este sistema interconecta y controla once centrales de electricidad eólica, veinte plantas de energía solar, cuatro centrales de CHP basadas en biomasa y una unidad de acumulación por bombeo, todos geográficamente repartidos por Alemania. La VPP combina las ventajas de varias fuentes de energía renovables mediante un monitoreo cuidadoso (y de previsión a través de pronósticos meteorológicos) sobre cuándo las turbinas eólicas y los módulos solares generarán electricidad. El biogás y las unidades de almacenamiento bombeado se utilizan para compensar la diferencia, ya sea distribuyendo electricidad acorde a lo necesario para equilibrar las intermitencias a corto plazo o almacenándola temporariamente 32 . En conjunto, la combinación asegura suficiente suministro energético como para cubrir la demanda. Una serie de tecnologías maduras y emergentes, son opciones viables para almacenar electricidad. De éstas, la acumulación por bombeo puede ser considerada la tecnología mejor establecida. La acumulación por bombeo es un tipo de central hidroeléctrica que puede almacenar energía. El agua es bombeada desde un depósito de menor elevación a una mayor elevación en momentos de poca demanda de electricidad de bajo costo. Durante los períodos de alta demanda eléctrica, el agua almacenada es liberada a través de turbinas. Teniendo en cuenta las pérdidas por evaporación de la superficie expuesta del agua y las pérdidas por conversión, aproximadamente entre el 70 y el 85% de la referencias 30 VER REPORTE ECOGRID PHASE 1 SUMMARY REPORT, DISPONIBLE EN HTTP://WWW.ENERGINET.DK/NR/RDONLYRES/8B1A4A06-CBA3-41DA-9402- B56C2C288FB0/0/ECOGRIDDK_PHASE1_SUMMARYREPORT.PDF 31 VER HTTP://WWW.KOMBIKRAFTWERK.DE/INDEX.PHP?ID=27 32 VER HTTP://WWW.SOLARSERVER.DE/SOLARMAGAZIN/ANLAGEJANUAR2008_E.HTML
figura 4.3: la visión de la red inteligente para la [r]evolución energética UNA VISIÓN PARA EL FUTURO – UNA RED DE MICRO REDES INTEGRADAS QUE PUEDEN MONITOREARSE Y AUTO-REPARASE. OFICINAS CON PANELES SOLARES PARQUES EÓLICOS imagen EL PARQUE EÓLICO MARANCHÓN EN GUADALAJARA, ESPAÑA ES EL MÁS GRANDE DE EUROPA, CON 104 GENERADORES, QUE EN CONJUNTO PRODUCEN ANUALMENTE 208 MEGAVATIOS DE ELECTRICIDAD, SUFICIENTE ENERGÍA PARA 590.000 PERSONAS. • PLANTAS INDUSTRIALES •LOS PROCESADORES EJECUTAN SISTEMAS ESPECIALES DE PROTECCIÓN EN MICROSEGUNDOS •LOS SENSORES EN ‘STANDBY’ – DETECTAN FLUCTUACIONES Y DISTURBIOS Y PUEDEN DAR LA SEÑAL PARA QUE CIERTAS ÁREAS SEAN AISLADAS LOS SENSORES ‘ACTIVADOS’ – DETECTAN FLUCTUACIONES Y DISTURBIOS Y PUEDEN DAR LA SEÑAL PARA QUE CIERTAS ÁREAS SEAN AISLADAS ELECTRODOMÉSTICOS INTELIGENTES PUEDEN DESCONECTARSE EN RESPUESTA A INTERMITENCIAS EN LA FRECUENCIA GESTIÓN DE DEMANDA EL USO PUEDE SER CAMBIADO A LAS HORAS DE BAJA DEMANDA PARA AHORRAR DINERO GENERADORES LA ENERGÍA DE PEQUEÑOS GENERADORES Y DE PANELES SOLARES PUEDE REDUCIR LA DEMANDA TOTAL DE LA RED ALMACENAMIENTO LA ENERGÍA GENERADA EN HORAS DE BAJA DEMANDA PUEDE SER ALMACENADAS EN BATERÍAS PARA SU USO POSTERIOR DISTURBIOS EN LA RED energía eléctrica utilizada para bombear el agua al depósito elevado puede ser recuperada cuando es liberada. Las centrales de acumulación por bombeo también pueden responder a cambios en la demanda de carga del sistema eléctrico en cuestión de segundos. Otra forma de “almacenar” la electricidad, es utilizarla para satisfacer directamente la demanda de los vehículos eléctricos. Se espera que la cantidad de autos y camiones eléctricos se incremente drásticamente bajo el escenario de la [r]evolución energética. Por ejemplo, el concepto de vehículoa-red (V2G) está basado en automóviles eléctricos equipados con baterías que pueden ser cargadas cuando hay exceso de generación renovable y luego VIVIENDAS CON PANELES SOLARES MICRO RED AISLADA CENTRALES DE ENERGÍA ELÉCTRICA descargadas para proporcionar energía para alcanzar una capacidad pico o brindar suministro a servicios auxiliares del sistema eléctrico mientras están estacionados. Durante las horas de mayor demanda, los automóviles están generalmente estacionados cerca de centros de carga principales, por ejemplo afuera de fábricas, por lo que no habría problemas de red. Dentro del concepto de V2G, una Central Eléctrica Virtual sería construida utilizando la tecnología de los centros de TI para agregar los autos eléctricos que participen en estos mercados de electricidad y medir las actividades de carga y descarga. En el 2009, la fase de demostración del proyecto EDISON fue puesta en marcha para probar la infraestructura para la integración de los autos eléctricos al sistema eléctrico en la isla danesa de Bornholm. 37 © GP/FLAVIO CANNALONGA 4 la [r]evolución energética | REDES INTELIGENTES
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