Comunicación presentada al V Congreso de Smart Grids
Autor
- Matthieu Mounier, Microgrids VP, Energy Business, Schneider Electric
Resumen
La industria de la Energía está trabajando en categorizar los diversos tipos de microgrids y modelos de negocio. El objetivo principal es minimizar los costos del sistema de microgrid, como el desarrollo del proyecto, el diseño del sistema, la puesta en servicio, el soporte y la financiación. Las categorías de microgrids ayudarán a promover diseños estandarizados, que permitirán sistemas repetibles, modulares y escalables. Los modelos de negocio típicos incluyen; Propiedad del cliente (gastos de capital); Microgrid como servicio (gasto operacional); Pague sobre la marcha (sistemas pequeños y remotos).
Palabras clave
Microgrid, Prosumer, Nuevos Modelos de Negocios
Categorías de microgrids
Las categorías de microrredes están altamente estructuradas por su modo de conexión a la red principal y su tipo de propiedad
El siguiente gráfico representa diferentes categorías de microrredes.
El eje x representa el modo de conexión de la microgrid. El lado derecho del gráfico representa microgrids atados a la red, es decir, microgrids normalmente conectados con capacidad de resiliencia, mientras que el lado izquierdo representa microgrids que normalmente están desconectados de la red principal.
El eje y representa tipos de microrredes. Las instalaciones se muestran en la parte superior del gráfico y el público en la parte inferior.
Microgrids fuera de la red – Microgrids de compañías eléctricas
Este es el tipo de microgrid más común en la actualidad a nivel mundial, y generalmente se encuentra en áreas remotas a las que no llega la red tradicional. Los ejemplos incluyen bases militares remotas, minas remotas o sitios industriales, y edificios aislados como complejos turísticos. Los principales beneficios de estas microgrids incluyen energía de alta confiabilidad (evitando pérdidas de producción) e integración de energía renovable baja en carbono para optimizar tanto el costo como el medio ambiente.
Microgrids fuera de la red – Microgrids comunitarias
Al servicio de múltiples consumidores y productores, estas microgrids también se encuentran donde la red principal está fuera de alcance, por ejemplo, en islas o en aldeas y comunidades remotas. Sin embargo, a diferencia de las microgrids de compañías, estas iniciativas abarcan diversos activos de la comunidad para garantizar una distribución de energía fiable para servicios comunitarios vitales. Los principales beneficios de estas microgrids incluyen un alto porcentaje de generación renovable, como biomasa, energía solar fotovoltaica y energía eólica para minimizar la dependencia del combustible, Minimizando la contaminación y el coste energético. Una vez que se acercan a un tamaño determinado, fuera de la red, las microgrids dirigidas por la comunidad experimentan restricciones que pueden aliviarse mediante las tecnologías de gestión y optimización de la microgrid.
Microgrids conectadas a la red – Microgrids de compañías eléctricas
Conectadas a la red principal, estas microgrids se crean para mejorar la confiabilidad en lugares donde la fiabilidad de la red principal no es adecuada, o cuando las compañías eléctricas ofrecen incentivos en precios para el deslastre de cargas. Algunos ejemplos son alta disponibilidad, edificios comerciales individuales, campus de investigación o negocios de una corporación, hospitales, centros de datos, etc. Los beneficios principales de las microgrids conectadas normalmente son minimizar las facturas de energía, integrar más fuentes renovables y garantizar la capacidad de recuperación.
Microgrids conectadas a la red – Microgrids comunitarias
Estas microgrids sirven a múltiples consumidores y productores, están conectados a la red principal o se administran como una unidad despachable y con intercambios de energía optimizados con la red principal de la compañía eléctrica. Estas microgrids van desde campus de negocios de ciudades y pueblos ecológicos hasta eco-distritos o incluso pequeños municipios. Los principales beneficios de las microgrids conectadas normalmente son optimizar el costo de la energía, garantizar la capacidad de recuperación e integrar más fuentes renovables.
Valores para el usuario
Los valores para el usuario para las cuatro categorías de microrred expuestas anteriormente se resumen en la Fig. 2.
Modelos de negocio de microrredes
A nivel mundial, cualquier categoría de microgrid puede usar cualquier modelo de negocio. A veces estos modelos se utilizan en combinación. Cada vez más, los clientes de las microgrids utilizan la propiedad “financiada” o “equitativa” de manera muy similar a otros proyectos de energía renovable o cogeneración (CHP). La mayoría de los activos de microgrid tienden a tener una vida útil económica de 20 a 25 años o más.
Modelo de negocio propiedad del cliente: gasto de capital
Las microgrids en propiedad de clientes y Microgrid-as-a-a-Service (MaaS) producen rendimientos similares, pero de diferentes formas. Por supuesto, 10 MW de generación a partir de energía solar y gas natural, así como el almacenamiento de energía, los rendimientos para la microgrid en propiedad de clientes y MaaS son idénticos. Sin embargo, el modelo de negocio propiedad del cliente coloca todo el riesgo financiero en el cliente, mientras que el modelo de negocio de MaaS ofrece una oportunidad para que las compañías eléctricas y inversores financieros colaboren estratégicamente con los clientes para diversificar las oportunidades tradicionales de servicio de energía. Además, la implementación de las microgrids suele ser mejor administrada por desarrolladores que se especializan en el diseño y modelado de sistemas de energía.
Modelo de negocio de Microgrid-as-a-Service (MaaS): Gastos operacionales
Si bien las microgrids en propiedad de clientes son comunes hoy en día, un nuevo modelo de negocio, MaaS (Microgrid business models: by Schneider Electric and parts taken from “Microgrid-as-a-Service Offers a Collaborative Model to the Conventional Macrogrid,” Lux Research), ofrece una estructura de propiedad flexible y presenta la mejor oportunidad para capitalizar este mercado en crecimiento. Esto es esencialmente un acuerdo de compra de energía que puede tener una estructura de financiamiento de capital y deuda. Parte de la estructura de MaaS puede ser volumétrica, y parte puede estar formada por un cargo por capacidad.
Modelo de negocio Pay-As-You-Go: gasto pago por uso
El modelo de pago por uso (PAYG) se muestra prometedor en el mundo en desarrollo. Los modelos de microgrids PAYG a pequeña escala pueden ayudar de manera rentable al atender a los 1.300 millones de personas que no tienen acceso a la electricidad. En la India, las microgrids con energía solar rentables están sirviendo a 25-30 clientes que pagan por instalación de microgrid.
Spark Spread (Spark Spread Definition | Investopedia) es la diferencia entre el precio de mercado de la electricidad y su costo de producción. A menudo, como parte de otros modelos, la propagación de Spark describe cómo los precios de la electricidad y el gas afectan la economía de la microgrid. A medida que aumenta la tasa minorista de electricidad, las microgrids se convierten en una inversión obvia, ya que cada aumento de 1 centavo por kilovatio-hora en la tarifa eléctrica se traduce en un aumento del 2% en la tasa interna de Retorno (IRR). De manera similar, las fluctuaciones en el precio del gas pueden afectar drásticamente a la economía de la microgrid: un aumento del 50% en el precio de $ 4 a $ 6 / mmBTU puede eliminar completamente cualquier beneficio económico de una implementación de microgrid.
Cadenas de valor de la microgrid
Cadena de valor: instalaciones conectadas a la red
El tomador de decisiones de política energética para las instalaciones conectadas a la red suele ser el propio administrador de energía. Respaldado por herramientas de análisis, esta persona normalmente toma decisiones que optimizan el uso de energía de las instalaciones:
- Adquisición de energía – compra de energía y negociación de contratos de entrega.
- Gestión de las prioridades de consumo de energía para las cargas de instalaciones no críticas, como sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), gestión de flotas de cargadores de vehículos eléctricos, control de iluminación de instalaciones, etc.
- La nueva oportunidad del administrador de energía es optimizar los activos de la microgrid con la asistencia del proveedor de la microgrid y un agregador comercial para comprender las diversas estrategias de microgrid que pueden implementarse:
- Utilizar todos los medios prácticos y rentables de producción local (recursos energéticos distribuidos) y optimizar el autoconsumo.
- Mejorar la flexibilidad energética de la instalación mediante un sistema de almacenamiento de energía con baterías
- Monetizar la flexibilidad energética a través de un agregador comercial.
- Benefíciarse del control avanzado de microgrids que administra la flexibilidad de DER y reduce las facturas de energía a través de la optimización de la administración de tarifas.
El administrador de energía tiene la oportunidad de priorizar las inversiones y optimizar la eficiencia energética (minimizando los kWh consumidos) y el precio de los kWh.
El sitio tiene la capacidad de alcanzar un nuevo nivel de optimización al consumir su energía en el momento adecuado, cuando esté disponible, sea ecológico y de bajo costo.
Cadena de valor: comunidad conectada a la red
Para las comunidades conectadas a la red, es necesario un nuevo actor: el administrador del distrito. En este caso, hay dos niveles de optimización:
- El nivel del distrito.
- El sitio, la comunidad o el nivel del campus.
Es probable que la comunidad conectada a la red tenga DER a nivel de sitio, comunidad o campus:
- Generación distribuida local (PV, CHP, Biomasa, etc.).
- Almacenamiento de energía local (batería de ion litio o térmica)
- Algunas cargas adicionales (alumbrado público, estaciones de carga EV, etc.)
El administrador del distrito tiene la oportunidad de maximizar el autoconsumo con energía producida localmente, y también puede comprar energía de la red, si es necesario. Alternativamente, cuando el excedente de energía está disponible, el administrador del distrito puede venderlo, almacenarlo o distribuirlo a los sitios.
El administrador del distrito también suele determinar la flexibilidad energética para el distrito y selecciona la participación en eventos de reducción atractivos a través de un agregador comercial. Esta optimización económica a nivel del distrito beneficia a todos los sitios del distrito, a la comunidad y a los propietarios de campus.
Cadena de valor: microgrid sin conexión
Para las microgrids sin conexión a la red, más compañías eléctricas y entidades privadas están solicitando licitaciones de los IPP privados (Productores de energía independientes). El IPP es una entidad que no es un servicio público, pero que posee instalaciones para generar energía eléctrica para su venta a servicios públicos y usuarios finales. Por lo tanto, las empresas privadas están posicionadas para crear un consorcio y, por lo tanto, crear un IPP.
El consorcio comprende:
- EPC (Ingeniería, Adquisiciones y Construcción): el EPC es responsable de todas las actividades, desde el diseño, la adquisición, la construcción hasta la puesta en servicio.
- Proveedores de soluciones: sistema de microgrid, recursos energéticos descentralizados, sistema de gestión de energía, distribución eléctrica, etc.
- Modelo de negocio / financiamiento: propiedad (gasto de capital), MaaS (gasto operacional), PAYG (sistemas pequeños y remotos), comunidad (bonos municipales) y Spark Spread (el costo del combustible y la generación frente al costo de comprar electricidad).
Conclusión
La nueva industria de la energía está trabajando para categorizar los diversos tipos de microgrids y modelos de negocios, con el objetivo principal de minimizar los costos del sistema de microgrid, como el desarrollo, diseño, puesta en servicio, operación, soporte y financiamiento. La clasificación de las microgrids ayudará a promover diseños estandarizados, lo que permitirá sistemas escalables, modulares y repetibles. El retorno de la inversión (ROI) está mejorando, debido a los desarrollos en el mercado de microgrid, la tecnología y la rentabilidad.
Ahora hay una serie de nuevos modelos de negocios de microgrids disponibles para permitir una selección de enfoques de financiamiento: propiedad del cliente (gasto de capital), microgrids como servicio (gasto operacional) y pago por uso (pequeños sistemas remotos), cada uno de los cuales puede verse afectado por el Spark Spread (el costo del combustible y la generación en comparación con el costo de comprar electricidad). Además de los estándares y los nuevos modelos de negocios, hay una serie de regulaciones importantes, incentivos gubernamentales y acciones contra el cambio climático. Los DER y los proyectos de microred de la red pueden calificar para subvenciones gubernamentales o incentivos a la producción.