Cómo Contribuyen las Microgrids a la Transición Energética

December 3, 2018 Jenna Bieller

A principios del siglo XX, la centralización de la producción de electricidad hizo un gran progreso, permitiendo economías de escala significativas y una mejor eficiencia de la planta de energía.

Hoy, la descentralización podría ayudar a enfrentar los desafíos energéticos del siglo XXI al crear una forma optimizada de acceder a energía confiable, verde y resistente.

Las Microrredes son el ecosistema de energía emergente que brinda respuestas prácticas a través de un sistema de energía interconectado local dentro de límites eléctricos claramente definidos, que incorporan cargas, recursos energéticos descentralizados, almacenamiento de baterías y capacidades de control.

 

La transición energética

El aumento esperado de la demanda de energía eléctrica a nivel mundial

Según la AIE, se espera que la demanda mundial de energía eléctrica aumente en aproximadamente un 40% para 2030 (en comparación con 2012), teniendo en cuenta la reducción del consumo resultante de los esfuerzos de eficiencia energética. Por supuesto, la evolución a corto plazo puede variar según las condiciones económicas y las regiones.

Sin embargo, la tendencia global está impulsada por factores importantes como:

  • Datos demográficos: 18% de crecimiento en 2030, principalmente en los países en desarrollo, llegando finalmente a 7,1 billones de personas
  • Acceso a la energía para los países en desarrollo
  • El número cada vez mayor de electrodomésticos nuevos
  • El movimiento esperado de cierto uso de energía hacia la electricidad (por ejemplo, vehículos eléctricos)
  • La creciente urbanización global que cambia donde se necesita energía adicional y la necesaria expansión de la infraestructura de la red

Emisiones de CO2 y reducción de energía fósil.

Las emisiones de CO2 de la generación de electricidad representan el 45% de las emisiones mundiales relacionadas con la energía. Las emisiones de carbono de la generación eléctrica dependen tanto de la cantidad de electricidad producida como de la combinación de generación (o tipos de fuentes utilizadas). La cantidad de electricidad está directamente relacionada con la demanda de energía, que se espera que aumente a nivel mundial. Por lo tanto, la reducción de la cantidad de CO2 emitido requeriría un cambio en la mezcla de energía en comparación con las fuentes "más limpias". Además, en áreas aisladas, los habitantes dependen principalmente de generadores diesel y gastan una cantidad considerable de dinero importando combustibles, lo que hace que la generación renovable sea una alternativa rentable.

Necesidad de red segura y disponibilidad

En algunos países desarrollados, la red eléctrica está envejeciendo y tiene poca capacidad de recuperación frente a la disrupción o la inestabilidad, especialmente las que presentan las condiciones climáticas adversas. La cantidad de cortes de energía que duran más de una hora ha aumentado constantemente durante la última década. Esto es particularmente problemático en los EE. UU. Donde, de acuerdo con el departamento de energía de EE. UU., Los apagones cuestan a las empresas estadounidenses más de $ 100 mil millones por año, con interrupciones relacionadas con el clima que cuestan más por evento. Una causa principal del creciente número de apagones asociados con los fenómenos meteorológicos es el envejecimiento de la infraestructura: en los últimos cinco años, del 68 al 73 por ciento de todas las interrupciones importantes se debieron al clima y se espera que su impacto aumente en el futuro. Incluso si la mayoría de las interrupciones en el suministro de energía son creadas por eventos locales, los impactos a menudo conducen a problemas nacionales o internacionales.

Acceso a la energía para 1.2 billones de personas.

Se estima que el 17% de la población mundial -alrededor de 1.200 millones de personas- no tuvo acceso a la electricidad en 2013 debido a la falta de infraestructura o a su insuficiencia. Además, muchas más personas tienen un suministro de energía que no es confiable o de buena calidad. La mayor parte de la electricidad que viven (95%) se encuentra en el África subsahariana y en los países asiáticos en desarrollo, principalmente en las zonas rurales. El acceso a la energía moderna puede ser un factor crucial para alcanzar varios Objetivos de Desarrollo del Milenio de las Naciones Unidas, permitiendo a los pobres de los países en desarrollo dedicarse al uso productivo de la energía y mejorando sus condiciones de vida.

Tendencias energéticas esperadas

Las predicciones de la industria energética incluyen un aumento de la demanda de energía, mejora en el acceso a la energía globalmente y la reducción de emisiones de CO2 y energía de carburantes fósiles. Esto, así como la necesidad por el incremento de la flexibilidad, son los conductores hacia un nuevo ecosistema de la energía: microgrids. Estos son sistemas de suministro de energía locales e independientes, normalmente basados en múltiples fuentes de energía. Además, son eficientes y permiten un control más eficiente.

Asi que, las microgrid podrían ser uno de los puntos clave de la transisción energética.

El concepto de Microgrid

¿Qué es una microgrid?

Es un sistema energético local e interconectado dentro de límites eléctricos claramente definidos

  • Incorpora cargas y recursos energéticos descentralizados, incluido el almacenamiento.
  • Múltiples fuentes de energía o solo eléctrica.
  • Modo conectado a la red o fuera de la red
  • Una entidad única con su propio control independiente en ambos modos.
  • Rango de potencia de varios kW a MW, con rango de voltaje hasta MV

El surgimiento de nuevos ecosistemas energéticos

La descentralización es el mayor desarrollo que podría contribuir a los cambios energéticos in el siglo XXI. A principios del siglo XX, la centralización de la producción de electricidad tuvo un significante progreso, permitiendo economías de escala y mejorando la eficiencia de las plantas generadoras. Esta centralización permitió también incrementar el uso general de la energía eléctrica. Hoy, quizá, la situación ha evolucionado considerablemente y las compañías eléctricas necesitan suministrar más energía y que esta sea energía más limpia a un enorme número de personas, con gran flexibilidad.

También ha ocurrido el mayor cambio técnico y económico – el mercado energético ha cambiado dramáticamente en los 10 últimos años. Ha habido un progreso sustancial en la descentralización de las fuentes de energía, como los sistemas de energía solar y almacenamiento en baterías. IoT (Internet of Things) es operacional, impulsando nuevas capacidades de cooperación y optimización. Estos factores permiten la aparición de nuevos ecosistemas energéticos, como las microgrids, que ofrecen una manera de abordar nuestros desafíos energéticos.

Si bien este documento se centra principalmente en microgrids para sistemas eléctricos, las microgrids también pueden incluir otros sistemas de energía primaria, como fuel oil, gas natural, agua caliente o vapor, si lo permiten las circunstancias y leyes locales.

Aparición de nuevos ecosistemas energéticos

Imagen 1: Aparición de nuevos ecosistemas energéticos

 

Las Microgrid contribuyen a la transición energética al proporcionar respuestas prácticas y accesibles para mejorar la flexibilidad, accesibilidad energética, independencia energética, seguridad, optimización del costo energético, flexibilidad energética y la capacidad de participar en la demanda de programas de equilibrio de red.

 

Beneficios de las Microgrid

Fiabilidad energética: disponibilidad energética a través de la capacidad de la micro-red para aislarse de la red principal y ser autosuficiente

Cuando la microgrid tiene una interrupción o inestabilidad, la microrred se desacopla rápidamente y continúa suministrando energía de fuentes de energía locales. Con el sistema de gestión local de la microrred, las prioridades de carga y las estrategias de control se pueden gestionar y ajustar de manera óptima. Además, cuando el riesgo de inestabilidad es predecible (como cuando se prevé un clima severo), la microrid puede adoptar una estrategia de precaución (como reducir cargas no críticas y cargar el almacenamiento de la batería) para aumentar la disponibilidad futura del sistema. Si una de las fuentes de energía distribuidas (DER) experimenta un problema o se somete a mantenimiento, la microrred permite la posibilidad de una copia de seguridad mediante reconfiguración autónoma y dinámica.

Optimización de costos de energía y flexibilidad de energía: optimizando el cronograma de los recursos de energía distribuidos para operar la mejor combinación de recursos para autoconsumo, cambio de tiempo de almacenamiento de energía, programas de respuesta a la demanda o servicios de balance de la red

Para permitir el autoconsumo de energía verde, las fuentes renovables locales pueden usarse para desplazar la totalidad o parte de la energía consumida de la red principal o los generadores de combustibles fósiles locales, lo que ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con la energía. Agregar almacenamiento local de energía puede ayudar a maximizar aún más el uso de este recurso almacenando la energía renovable durante el día (solar) y consumiendo la energía almacenada por la noche cuando la energía solar no está funcionando

En segundo lugar, es posible usar microgids como un activo de energía distribuido y flexible. Por ejemplo, la microrred puede participar en la respuesta a la demanda o en el equilibrio de la red optimizando la generación local, el almacenamiento de energía y los programas de gestión de carga para cumplir con una reducción o solicitud de servicios auxiliares teniendo en cuenta las restricciones de los clientes y las tarifas de servicios públicos.

Independencia energética y energía verde: integrando energía renovable asequible para aumentar la seguridad, reducir las emisiones y reducir los costos de combustible

En muchos casos, las necesidades energéticas de una nación se satisfacen mediante la importación de petróleo para satisfacer la demanda. El combustible diésel utilizado para la generación de electricidad genera emisiones de CO2 sustanciales y una alta dependencia de la importancia del combustible para el impacto de las economías locales. Por ejemplo, en la isla de Tonga, alrededor del 97% de la generación total proviene actualmente de grupos electrógenos diésel. Eso representó alrededor de 12 Megalitros de combustible en 2012. Solo el 3% restante de las generaciones proviene de PV. La tecnología de microrred puede mejorar drásticamente situaciones como esta al proporcionar capacidades inteligentes de administración de energía y energía que permiten una mayor penetración de las energías renovables, que hasta hace poco eran limitadas.

Accesibilidad a la energía: acceso a la energía a un costo razonable, cuando se encuentre en un área remota o lejos de la red principal.

Las Microgrid podrían acelerar drásticamente el despliegue de redes inteligentes en áreas remotas y aumentar el acceso a la energía en los países en desarrollo. Las Microgrid son una alternativa a corto plazo para demostrar el potencial de la energía distribuida inteligente. En los países en desarrollo que carecen de una red de energía, la descentralización de las fuentes locales renovables podría inspirarse en la expansión de la telefonía móvil, que puede superar el obstáculo de la inversión en infraestructura de comunicaciones. A corto plazo, las microrredes pueden proporcionar soluciones pragmáticas para producir y entregar energía.

 

Conclusión

La descentralización de la energía es un desarrollo importante que podría ayudar a enfrentar los desafíos energéticos del siglo XXI.

Los grandes cambios técnicos y económicos continúan ocurriendo. Existe un progreso sustancial con respecto a los recursos de energía descentralizados, como la energía solar y el almacenamiento de baterías, IoT también es un driver de desarrollo que está impulsando nuevas capacidades de cooperación y optimización.

Las microrredes son una respuesta a esta situación de transición energética y sus beneficios son la fiabilidad energética, la accesibilidad a la energía, la independencia a través de la generación renovable y la optimización del costo energético.

 

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