Comunicación presentada al IV Congreso Smart Grids:
Autores
- Ana María Arias, Jefe de proyecto, ETRA I+D
- Antonio Marqués, Director de Tecnología, ETRA I+D
Resumen
En esta comunicación se presenta el caso de éxito del proyecto WiseGRID que, con un presupuesto de más de 17M€ y 21 entidades de 8 países europeos, lideradas por la empresa ETRA, desarrolla nuevas herramientas y tecnologías que permiten a todos los ciudadanos europeos beneficiarse de una red de distribución más segura y estable, fomentando la integración de fuentes de energía renovable distribuidas, un mayor uso de tecnologías de almacenamiento, el despliegue a gran escala del vehículo eléctrico y una mayor participación del consumidor y “prosumidor” final en el mercado energético. Se trata de un ecosistema integrado, que basado en un enfoque innovador para la gestión de las redes de distribución de energía y el empoderamiento del ciudadano, establece las piedras angulares de la futura smart grid.
Introducción
Europa tiene ante sí el reto de acometer una transición energética que le permita disponer de un mix renovable diversificado que favorezca alcanzar no solo los objetivos internacionales para paliar el cambio climático, sino también reducir la dependencia energética pasando de un paradigma en que la generación es centralizada y basada en combustibles fósiles a otro en el que la generación es distribuida y basada en energías renovables. El empoderamiento del consumidor representa el eje vertebrador de esta transición energética y, por tanto, de una descentralización de la generación donde la energía esté al alcance de todos.
En este contexto, el proyecto WiseGRID, con un presupuesto de más de 17M€ y 21 entidades de 8 países europeos, lideradas por la empresa ETRA, está desarrollando nuevas herramientas y tecnologías que permitirán a todos los ciudadanos europeos beneficiarse de una red de distribución más inteligente y estable en la que el ciudadano se convierte en un participante activo del mercado, con capacidad de generar, consumir, almacenar y vender su propia electricidad; y al mismo tiempo de ajustar sus hábitos de consumo, responder a las fluctuaciones de precios y, por lo tanto, reducir sus facturas de energía. Para este fin, el proyecto combina un incremento en el uso de tecnologías de almacenamiento, una mayor participación de energías renovables en el mix eléctrico y la integración de infraestructura de recarga favoreciendo así, entre otras cosas, el despliegue a gran escala del vehículo eléctrico. El proyecto comenzó el 1 de noviembre de 2016 y se estima que finalice a mediados de 2020.
El proyecto WiseGRID
El proyecto WiseGRID − Demostración a gran escala de soluciones Integradas y modelos de negocio para la smart grid europea − es proporcionar un conjunto de soluciones y tecnologías que permitan aumentar la inteligencia, estabilidad y seguridad de una red eléctrica europea centrada en el consumidor final.
WiseGRID aumentará la eficiencia global de energía mediante la adopción de un enfoque holístico de todos los actores del sistema. El objetivo final es demostrar un ecosistema integrado que, basado en un enfoque innovador para la gestión de las redes de distribución de energía, establezca las piedras angulares de la futura smart grid. Este ecosistema contribuirá al aumento de la penetración de las renovables a través de un control coordinado del almacenamiento, la gestión de la demanda y la concurrencia de todos actores. Además, WiseGRID propone modelos de negocio que permitirán una participación sistemática e integrada de todos los actores en el mercado energético promoviendo al mismo tiempo sinergias entre los mismos. Esta operativa del mercado beneficiará al consumidor final con mejores precios, mayor calidad y servicios más fiables.
Este artículo se centra en la descripción del nuevo modelo energético propuesto por WiseGRID y de los desarrollos que se están llevando a cabo dentro del proyecto, que se desplegarán y demostrarán en condiciones reales en cuatro sitios pilotos europeos. Estas soluciones permitirán a todos los actores del mercado energético beneficiarse de las ventajas de una Smart Grid más sostenible, asequible y segura.
Un nuevo modelo energético
WiseGRID proporciona un conjunto de herramientas y tecnologías innovadoras que permiten a todos los ciudadanos europeos beneficiarse de una red de distribución más segura y estable, contribuyendo así a la construcción de un nuevo modelo energético centrado en el consumidor final y basado en energías renovables, eficiencia energética y redes eléctricas inteligentes.
Este modelo se basa en un conjunto de soluciones que permiten aumentar la inteligencia, estabilidad y seguridad de una red eléctrica combinando un incremento en el uso de tecnologías de almacenamiento, una mayor participación de energías renovables en el mix eléctrico y la integración de infraestructura de recarga favoreciendo así, entre otras cosas, el despliegue a gran escala del vehículo eléctrico.
En concreto, este nuevo modelo energético integra mecanismos innovadores de gestión de la demanda que facilitan la participación activa, la protección y el empoderamiento de los consumidores y prosumidores europeos (tanto domésticos como industriales) a través de la generación flexible de renovables, el autoconsumo y el almacenamiento de energía.
De igual forma, promueve la smartificación de la red de distribución mediante tecnologías avanzadas de monitorización y control en tiempo real de datos variables de generación y consumo; y a través de la integración de Virtual Power Plants (VPP) o microgrids que permiten la agregación de diferentes unidades de energía distribuida y la gestión integrada y optimizada de las mismas.
Adicionalmente, integra sistemas de almacenamiento de energía renovable tales como baterías o acumuladores de calor; y servicios de electromovilidad y gestión de carga del vehículo eléctrico que ofrecen la posibilidad de usar la batería de los mismos como sistemas de almacenamiento o VPP.
Mecanismos avanzados de gestión de la demanda
WiseGRID implementa un innovador marco de gestión automática de la demanda desarrollado sobre la base de técnicas de modelado robustas que permiten estimar de manera precisa y en tiempo real parámetros de confort (ej. temperatura, luminosidad) y posteriormente calcular la flexibilidad de la demanda para ofrecer los servicios requeridos por la red de energía sin interrumpir la operativa o comprometer la comodidad de los ocupantes del edificio/casa.
Adicionalmente WiseGRID desarrolla una herramienta de gestión de Virtual Power Plants (VPP) que facilita la puesta en marcha de un servicio mediante el cual los consumidores/prosumidores (domésticos o industriales) pueden ofrecer de manera agregada en el mercado (a través de un tercero que opere el servicio – agregadores) su superávit de energía generada o su capacidad de almacenamiento. La herramienta está basada en mecanismos avanzados de gestión de la demanda que permiten a los agregadores optimizar el uso de la flexibilidad (demanda, generación, almacenamiento) de un portafolio de clientes priorizando el confort del consumidor. A través del uso de esta herramienta, los agregadores estarán en capacidad de proveer servicios auxiliares y de balanceo a la red de distribución.
Red de distribución más inteligente
WiseGRID ofrece un cuadro de mandos para la Gestión, Control y Mantenimiento de la red de distribución que provee a las DSOs y operadores de microgrids de herramientas avanzadas para controlar, gestionar y monitorizar su red de distribución (considerando una creciente participación de renovables) y, por tanto, mejorar la flexibilidad, estabilidad y seguridad de la misma. Este cuadro de mandos representa un instrumento de ayuda a la toma de decisiones y optimización de operaciones, permitiendo así una fácil integración de recursos de energía distribuidos y heterogéneos. Adicionalmente, el cuadro de mandos permite a las DSOs detectar fallos, auto protegerse y auto-reconfigurar la red de manera robusta para restablecer el suministro de manera automática, sin la intervención de una inteligencia central (auto-recuperación o self-healing).
Integración de sistemas de almacenamiento en la red
WiseGRID combina diferentes tipos de tecnologías de almacenamiento, tales como baterías residenciales, power-to-heat, power-to-gas, vehículos eléctricos, etc. promoviendo un almacenamiento descentralizado que contribuya a la optimización a nivel local de la red de distribución. Para esto, se hace uso de servicios de peak shaving, equilibrio y control de frecuencia. Las tecnologías integradas durante el proyecto contribuyen a la generación distribuida y el autoconsumo, a gestionar y balancear de manera óptima la red, a responder mejor a los cambios en la demanda y a reducir las pérdidas en la distribución. En el marco del proyecto se evalúa el impacto del despliegue de baterías y otros sistemas de almacenamiento en diferentes puntos de la red de distribución y también de la gestión optima (carga y descarga de las baterías) una vez desplegadas.
Integración de vehículo eléctrico (VE) en la red
WiseGRID contribuirá a incrementar la participación de las energías renovables en el sector del transporte. Específicamente, WiseGRID integrará el vehículo eléctrico en las redes inteligentes mediante el despliegue de puntos de recarga rápida que permiten seleccionar (o reservar con antelación) diferentes tipos de sesiones de carga. La posibilidad de usar los VE como dispositivos dinámicos distribuidos de almacenamiento capaces de inyectar la energía almacenada en sus baterías a la red (V2G) ofrece beneficios a diferentes actores del mercado energético: Los gestores de flotas o propietarios domésticos de VE tendrán la flexibilidad necesaria para desplazar su demanda de energía y, por tanto, reducir su factura eléctrica. En un escenario creciente de VE, los gestores de puntos de recarga podrán aprovechar dicha flexibilidad para desarrollar estrategias de facturación inteligentes y optimizar costes y, por otra parte, prestar servicios auxiliares a otros actores como el DSO (ej. apoyo al control de voltaje o equilibrio de la demanda). Adicionalmente, WiseGRID desarrolla una plataforma de gestión destinada tanto a gestores de puntos de recarga como a gestores de flotas de VE que les permitirá optimizar las actividades relacionadas con la carga y descarga inteligente de los vehículos y, por tanto, reducir la factura eléctrica. La plataforma es capaz de programar los puntos de recarga de acuerdo a las preferencias del usuario de VE y ofreciendo la posibilidad de verter energía a la red si el usuario así lo desea. La gestión incluye la configuración de la red de puntos de recarga, la estimación de carga y flexibilidad de los VE, el cálculo del perfil de carga de referencia y la programación inteligente de las sesiones de carga teniendo en cuenta factores tales como RES, tarifas, requerimientos del conductor, requerimientos de la red, etc. La plataforma también incluye la posibilidad de recolectar y procesar datos de los VE (información fija, status [localización, SOC de la batería, etc.], capacidad real de la batería, etc.)
Resultados al alcance de todos
Las soluciones tecnológicas del proyecto se empaquetan en forma de 9 productos / resultados explotables diferentes. Concretamente, WiseGRID proporciona:
- Una herramienta para los gestores de la red que permite la gestión y mantenimiento de la grid (WG Cockpit).
- Una solución para empresas comercializadoras, agregadores y ESEs que permite la gestión activa de la demanda del usuario final, reduciendo costes y emisiones (WiseCOOP).
- Una aplicación para que tanto los usuarios domésticos como los usuarios industriales optimicen su consumo y producción y puedan participar activamente en programas de gestión de la demanda y por tanto reducir su factura eléctrica (WiseHOME y WiseCORP).
- Una plataforma para gestores de flotas de vehículos eléctricos y compañías de vehículo compartido que permite la optimización de las actividades de carga y descarga inteligente de los vehículos y la utilización de los mismos como una agregación de baterías en movimiento (WiseEVP).
- Un punto de recarga rápida que permite el uso de los vehículos eléctricos como dispositivos dinámicos de almacenamiento distribuido, alimentando el sistema mediante la electricidad almacenada en sus baterías cuando es necesario (FastV2G).
- Una herramienta que permite a los prosumidores (domésticos o industriales) ofrecer al mercado (a través de un tercero que opera el servicio) su capacidad extra de producción o almacenamiento de energía, de manera agregada en forma de centrales eléctricas virtuales o Virtual Power Plants (WGSTaaS/VPP).
- Una herramienta que permite a los consumidores (domésticos o industriales) generar y consumir energía renovable sin necesidad de que sean ellos los dueños del equipo ni los responsables del mantenimiento del mismo (WG RESCO).
- Una plataforma interoperable que permite gestionar y procesar flujos masivos de datos heterogéneos provenientes de diferentes infraestructuras de energía, soportando así las diferentes aplicaciones de WiseGRID (WG IOP).
Demostración en entornos reales
Más de 1.700 usuarios demostrarán las soluciones WiseGRID en 4 pilotos a gran escala durante al menos 15 meses, involucrando más de 60 baterías, 50 bombas de calor, 180 vehículos eléctricos, 40 estaciones de recarga y en total más de 70MWh de energías renovables incluyendo eólica, fotovoltaica e hidráulica.
Las actividades de demostración se llevarán a cabo en condiciones reales en tres Cooperativas eléctricas y DSOs publicas centradas en el consumidor (ECOPOWER en Flandes, Cooperativa eléctrica de Crevillent en España y ASM Terni en Italia) y en la DSO nacional de Grecia (HEDNO), que es la responsable del desarrollo, operación y mantenimiento de toda la Red de Distribución de Electricidad griega, incluyendo las islas. Los demostradores involucraran los diferentes tipos de actores del mercado eléctrico tales como retailers, consumidores, prosumidores (tanto hogares como empresas), DSOs, agregadores y empresas de car-sharing y VE.
Las diferentes características y localización geografica de los pilotos del proyecto permitirán evaluar el impacto de las soluciones integradas del proyecto bajo diferentes condiciones técnicas, climatológicas, normativas, legislativas y sociales. Por otra parte, gracias a los diferentes tamaños y condiciones de estos pilotos, se demostrará la replicabilidad y ampliación de los resultados en otros escenarios y/o regiones de Europa y se identificarán las posibles barreras a superar a nivel de la UE-27.
Con el fin de maximizar el impacto de las herramientas desarrolladas y validadas en WiseGRID, dentro del proyecto se está analizando la situación actual del mercado energético, así como del marco regulatorio y legal europeo, de modo que se puedan proponer modelos de negocio más sostenibles y sugerir cambios en la legislación existente, resaltando los beneficios de las cooperativas eléctricas.
Finalmente, en este contexto, en la última etapa del proyecto, después de evaluar el impacto de los desarrollos en entornos reales, se generará la hoja de ruta necesaria para transferir estos desarrollos TIC de forma eficiente a diferentes escenarios, basados en las lecciones aprendidas durante las etapas de despliegue, demonstración y evaluación del proyecto.
Agradecimientos
Queremos ofrecer nuestros agradecimientos a todos los colaboradores del proyecto WiseGRID.
Referencias
“Description of action” del Proyecto WiseGRID (DoA WiseGRID, 2017).
Entregable D2.1. WiseGRID requirements, Use cases and pilot sites analysis (WiseGRID, 2017).
https://www.wisegrid.eu/