Xeración distribuida e intelixente

A electricidade é unha das pedras angulares para que funcione unha sociedade moderna, e en concreto, o mercado da enerxía renovable está a desenvolverse rapidamente, debido ás crecentes demandas de enerxía e unha maior conciencia dos cambios climáticos. Isto consecuentemente abre novas e interesantes oportunidades.

No seu estado actual o sistema eléctrico baséase en grandes centrais que centralizan a produción, baseadas en tecnoloxías que empregan combustibles fósiles e en ocasións mediante renovables. O requisito dunha maior presenza de fontes renovables, non obstante, vai esixir abrir o sistema considerablemente a outros paradigmas de xeración, como son a distribuída. Igualmente, en rexións onde as grandes infraestruturas de transporte e distribución de electricidade non están presentes veremos probablemente un modelo de electrificación moi diferente ao existente no actual mundo desenvolto.

A xeración distribuída consiste na xeración de enerxía eléctrica mediante moitas e máis pequenas fontes de xeración, instaladas preto do consumidor que se conecta á rede de distribución de enerxía eléctrica. Ter distribuída a xeración reduce perdas na rede e descarga a rede de transporte, e como hai pequenas fontes de xeración (micro-xeración) repartidas polo territorio, o fallo dunha das fontes non supón un grave problema para o sistema eléctrico, polo cal mellora a fiabilidade, calidade e seguridade do sistema eléctrico. A xeración distribuída ten como piar básico as enerxías renovables e sistemas avanzados de automatización e control, e establécese como unha parte fundamental nas microrredes eléctricas, que integran a rede eléctrica de maneira intelixente cas accións dos usuarios que se atopan conectados a ela (xeradores, consumidores e aqueles que son ambas as cousas á vez), co fin de conseguir unha subministración eléctrica eficiente, seguro e sostible (B. Hamilton and M. Summy, “Benefits of the smart grid,”).

Un exemplo de microrrede eléctrica totalmente off-grid é a do Centro de Innovación Norvento Enerxía (CIne), que satisfai a totalidade das necesidades enerxéticas do edificio, tanto de electricidade como de calor e frío, a través de diferentes fontes renovables presentes in situ, o que permite ao edificio funcionar de maneira autónoma desconectado por completo da rede eléctrica e de gas.

Estas microrredes utilizarán equipos e servizos innovadores, xunto con novas tecnoloxías de comunicación, control, monitorización e auto-diagnóstico, que axudarán a conseguir os seguintes obxectivos:

• Robustecer e automatizar a rede, mellorando a operación da rede, os índices de calidade e as perdas na mesma.
• Optimizar a conexión das zonas con fontes de enerxía renovable, optimizando as capacidades de conexión e minimizando o custo de conexión destas.
• Desenvolver arquitecturas de xeración descentralizadas, permitindo o funcionamento de instalacións de menor tamaño (Xeración distribuída) en harmonía co sistema.
• Mellorar a integración da xeración intermitente e de novas tecnoloxías de almacenamento.
• Avanzar no desenvolvemento do mercado da electricidade, posibilitando novas funcionalidades e servizos aos comercializadores e a millóns de consumidores no mercado.
• Xestión activa da demanda, permitindo que os consumidores xestionen de maneira máis eficiente os seus consumos e mellorando a eficiencia enerxética.
• Posibilitar a penetración do vehículo eléctrico, acomodando estas novas cargas móbiles e dispersas á rede, minimizando o desenvolvemento de nova infraestrutura e habilitando as funcionalidades de almacenamento de enerxía que posúen.

As microrredes, xunto co internet das cousas e tecnoloxía Blockchain “peer-to-peer”, permiten a empresas e particulares xestionar, almacenar e monetizar a súa propia enerxía. Supoñamos o caso práctico de transacción enerxética entre veciños, mostrado na figura 2, na que se establecerán unha serie de pasos lóxicos para completar con éxito dita transación:

• Paso 1: un particular, empresa ou institución ten unha instalación de enerxía fotovoltaica no seu tellado (ou outra fonte de xeración de enerxía indistintamente). Como xerador de enerxía (prosumidor), interésalle vender a terceiros os excedentes enerxéticos da súa instalación.
• Paso 2: un particular, empresa ou institución ten o obxectivo de comprar (consumidor) enerxía do seu veciño (prosumidor). Para iso, a través dunha app móbil, o consumidor compra un token representativo dunha cantidade determinada de enerxía (kWh). O prezo ao que o consumidor comprará o token, será similar o prezo do kWh tradicional, xa que que doutro xeito o consumidor non compraría o token, e optaría por comprar no mercado eléctrico tradicional. Esta compra pode realizar de forma manual, ou ben, por un sistema de xestión automático que garanta un prezo de compra competitivo.
• Paso 3: o medidor eléctrico do prosumidor almacenará canta enerxía eléctrica excedentaria xerou a súa instalación (kilovatios-hora), almacendo o valor en forma de token.
• Paso 4: o prosumidor, pode agora vender o token a mercado, gañando unha cantidade proporcional de $ á enerxía que xerou (número de tokens almacenados no medidor eléctrico).

Este é un exemplo simplificado de transacción enerxética entre veciños, autónoma, intelixente e sostible, a cal permite que os usuarios destas microrredes ou instalacións de xeración distribuída compartan toda a electricidade autoxerada intercambiando os seus excedentes e maximizando o aforro na factura final. O primeiro proxecto piloto executado foi a microrrede de Brooklyn, onde veciños conectados nunha infraestrutura de rede existente, intercambiaron transaccións de enerxía entre eles con éxito.

O mundo está a afrontar un cambio de modelo enerxético. Estamos a evolucionar dende un modelo piramidal e unidireccional formado por xeración centralizada, transporte e distribución, comercialización e consumo, cara a un novo modelo orgánico e bidireccional, no que a xeración centralizada compartirá o protagonismo coa xeración e acumulación distribuídas, e onde os usuarios finais pasarán a xestionar activamente a súa propia demanda, sendo máis responsable de como xera e consome a súa enerxía.

A penetración no mercado desta tecnoloxía vese apoiada polos obxectivos enerxéticos europeos do plan de descarbonización. Estes responden á necesidade de avanzar cara a un modelo enerxético máis eficiente e sostible no uso da enerxía, que reduza a nosa dependencia enerxética exterior e contribúa á loita contra o cambio climático, sendo capaz de abastecer de forma sostible o incremento da demanda de enerxía global que se prevé de aquí a 2050 (International Renewable Energy Agency IRENA).

Con todo, son varios os obstáculos que esta tecnoloxía está a atoparse, entre os cales destacan a xestión das facturacións das reparticións da enerxía, tanto entre os autoconsumidores como entre as empresas implicadas no proceso, como as distribuidoras e as comercializadoras. Ademais, a complexidade da xestión do sistema varía en función dos distintos escenarios, sendo necesarios sistemas de control e xestión específicos e avanzados para casos como o de vivendas unifamiliares, ou casos máis complexos como pode ser o dun gran centro comercial con baterías, ou como o proxecto de Power Ledger, onde se utilizou unha plataforma de transaccións peer to peer para monetizar as transaccións de cobranza de recargas de vehículo eléctrico en Santa Clara, Silicon Valley.

Recursos

• Axencia Internacional da Enerxía (2018). World Energy Outlook, 2018

• Giannakopoulou, E. & Henbest, S. (2016). New Energy Outlook 2016.

• International Renewable Energy Agency (n.d).

• IPCC, 2014. Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. Climate change (2014).

• Massachusetts Institute of Technology (2016). Utility of the Future.

• 2011. Hamilton and M. Summy, “Benefits of the smart grid,” IEEE Power Energy Mag., vol. 9, no. 1, pp. 104–102, Jan.–Feb. 2011.

• Mitt, S. (2018). Blockchain Application – Case Study on Hyperledger Fabric. Tesis doctoral no publicada, University of Tartu, Estonia.

• Zhang D., Zhang Z., Chen L., Li S., Huang Q., Liu Y. (2018). Blockchain Technology Hyperledger Framework in the Internet of Energy. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 168 (2018) 012043  doi :10.1088/1755-1315/168/1/012043

• Grid Singularity (n.d).

• LO3 Energy (n.d).

• Power Ledger.

• A clave do novo modelo enerxético. O Economista