Las tecnologías asociadas a los recursos energéticos distribuidos y fuentes de energía renovables proporcionan una gran cantidad de datos que pueden utilizarse para aumentar la resiliencia de la red eléctrica. Para lograrlo, el proyecto europeo ebalance-plus ha creado una plataforma TIC de equilibrio energético. La nueva herramienta permite a usuarios, operadores y distribuidores de energía gestionar la energía de manera más eficiente, sostenible y rentable, además de abrir la puerta a nuevos mercados de flexibilidad. La plataforma de equilibrio energético aprovecha la flexibilidad y es capaz de integrar cualquier activo energético en la gestión de la red eléctrica.
Las redes eléctricas inteligentes desempeñan un papel crucial en la transición energética actual. En este contexto, el proyecto ebalance-plus ha desarrollado soluciones de redes inteligentes para aumentar la flexibilidad energética de la red eléctrica, proporcionando nuevos servicios para los operadores de redes de distribución y de sistemas de transporte, agregadores, administradores de instalaciones de edificios, prosumidores y consumidores, dotándolos de más funcionalidades para interactuar con la red eléctrica y gestionar los flujos de energía.
El plan de trabajo del proyecto, financiado con 8 millones de euros de fondos europeos de Horizonte 2020, ha cubierto un período de cuatro años, finalizando el pasado mes de enero e involucrando a 15 socios (pymes, centros de investigación y representantes de la industria) de diez países (España, Dinamarca, Francia, Alemania, Grecia, Italia, Polonia, Portugal, Turquía y el Reino Unido). El coordinador del proyecto ha sido Cemosa (España), y el consorcio ha contado con otros socios españoles como la Universidad de Málaga, Ampere Energy y Software para Sistemas Críticos.
Plataforma de equilibrio energético ebalance-plus
El proyecto ebalance-plus ha desarrollado un sistema de unidades de gestión distribuida y software que pueden ubicarse en todos los puntos de la red, desde el consumo, hasta la generación y la distribución. El sistema incluye soluciones para agregar flexibilidad energética asociada con el consumo general, almacenamiento de energía, generación de electricidad fotovoltaica, carga de vehículos eléctricos, electrodomésticos, etc. Las soluciones son escalables y se adaptan a fuentes de datos y protocolos de comunicaciones heterogéneos.
Gracias a su middleware, que establece comunicaciones entre servicios y dispositivos, la plataforma ebalance-plus puede adoptar cualquier ontología y semántica de datos y conectarse e interactuar con los sistemas de gestión de energía existentes. Permite a los programadores desarrollar soluciones basadas en cualquier estándar de comunicación y estructura de datos.
La plataforma integral de equilibrio energético ebalance-plus permite que diferentes actores y operadores de la red eléctrica puedan aprovechar la flexibilidad disponible para aumentar la estabilidad y seguridad de la red.
Se basa en la comunicación bidireccional entre unidades y en una arquitectura jerárquica y de tipo fractal. La plataforma ofrece mecanismos de flexibilidad y servicios de eficiencia energética. Proporciona una abstracción de programación centrada en datos que permite que todos los dispositivos de la red inteligente intercambien datos de manera fluida y proporciona interoperabilidad con sistemas externos.
Los resultados han demostrado que a partir de una definición unificada de perfiles de flexibilidad es posible agregar cargas eléctricas de diferentes equipos (sistemas de almacenamiento de energía por batería (BESS), climatización, fotovoltaica, vehículos eléctricos, etc.), que permite generalizar la solución a cualquier campo de tecnologías demandadas por los consumidores.
Aplicación móvil, almacenamiento inteligente, predicción y optimización
Por su parte, las aplicaciones móviles desarrolladas en el marco del proyecto, incluidas interfaces de programación de aplicaciones específicas para agregadores y empresas de distribución de electricidad, ayudarán a los usuarios a comprender mejor los servicios de flexibilidad y sus beneficios.
El diseño de la aplicación móvil de gestión de energía incluye la integración de varios flujos de datos y la integración con un conjunto diverso de algoritmos. La aplicación es compatible con los estándares del mercado y otras soluciones del mercado global. Sus usuarios pueden optimizar su eficiencia energética, reducir las facturas de energía y las emisiones de CO2.
En cuanto a la solución de almacenamiento inteligente de ebalance-plus, desbloquea y gestiona la flexibilidad del consumo de energía del edificio, ya sea localmente o recibiendo solicitudes de flexibilidad de un sistema o plataforma de gestión externa como ebalance-plus. Localmente, gracias a su propio Sistema de Gestión Energética, aprende y estima los patrones de consumo y generación del edificio, optimizando los perfiles de carga y descarga a lo largo del día, para conseguir el mayor ahorro económico y autoconsumo del prosumidor. En comunicación con la plataforma ebalance-plus, podrá recibir señales de precios y solicitudes de flexibilidad, ya sea para gestión directa o indirecta del lado de la demanda o esquemas de servicios de flexibilidad.
Otras soluciones desarrolladas son los modelos de predicción para la previsión de flexibilidad energética. Los servicios de previsión de ebalance-plus ofrecen datos de previsión de alta calidad en un nivel granular muy fino, por lo que permiten nuevas posibilidades para el mercado eléctrico. En el proyecto se han desarrollado tres nuevos productos: previsión de la instalación solar fotovoltaica, previsión del consumo de energía, y previsión y programación de la carga de vehículos eléctricos.
También destaca la plataforma de optimización de red basada en la nube, cuyo objetivo es lograr la gestión y el equilibrio de la energía con el máximo uso de los recursos energéticos distribuidos. Esta solución proporciona un conjunto de funcionalidades para los DSO, como IΕΝ 50160 para calidad de tensión, detección y restauración de fallos y optimización Volt/Var, entre otras.
Aparcamiento solar con baterías y V2G
Por otro lado, se encuentra el smart hub integrado, un aparcamiento solar con almacenamiento de energía en baterías y gestión de carga de vehículos eléctricos Vehicle to Grid (V2G), que ofrece servicios de flexibilidad. La solución utiliza cargadores DC-DC V2G respaldados por inversores de energía basados en carburo de silicio a nivel de distrito, alcanzando el rendimiento más alto de última generación. Este enfoque reduce las pérdidas de conversión CA/CC, el tamaño y el coste de los componentes y facilita la integración y la fiabilidad.
Por último, se encuentran las unidades de automatización y control de red para redes de media (MT), baja (BT) tensión y recursos energéticos distribuidos (DER); y los modelos de control y optimización de sistemas de gestión energética.
Demostraciones reales y virtuales
El proyecto ebalance-plus ha probado y demostrado sus soluciones con diferentes funcionalidades de flexibilidad y resiliencia en cuatro sitios de demostración reales ubicados en España, Italia, Francia y Dinamarca, y en un simulador adicional en un laboratorio en Alemania. Este último permite a las partes interesadas probar diversos servicios y dispositivos de gestión, incluidos dispositivos inteligentes avanzados que aún no están disponibles comercialmente.
La demostración española se llevó a cabo en varios edificios de la Universidad de Málaga, donde se desplegaron dos unidades de almacenamiento inteligente para aumentar la flexibilidad energética de los edificios, unidades de gestión para desplegar servicios ebalance-plus, y una red CC de alta eficiencia con marquesinas fotovoltaicas y almacenamiento de energía en batería externa y puntos de recarga V2G. La aplicación V2Go Mobile sirvió como interfaz de las tecnologías de carga inteligente ebalance-plus para usuarios de vehículos eléctricos.
En general, los pilotos demostraron que se pueden implementar nuevas soluciones en la plataforma ebalance-plus sin restricciones de tecnología o compatibilidad de datos. Además, los servicios desplegados demostraron que la flexibilidad se puede estimar y agregar fácilmente como se hace actualmente con la energía.
El proyecto ha demostrado los beneficios de un sistema adaptable y una arquitectura replicable de comunicaciones y control para los desafíos que las redes eléctricas afrontarán en el futuro, lo que permite el despliegue de la flexibilidad energética, soluciones de confiabilidad y resiliencia. Ebalance-plus permitió a todos los miembros del proyecto mejorar sus tecnologías y conocimientos en este sector y ya están explotando sus resultados en el mercado.