Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:
Autor
- Alejandro Pérez Ayo, Director Comercial, GridManager Iberia
Resumen
La simbiosis de Kalundborg, un ambicioso proyecto de sostenibilidad industrial desarrollado en Dinamarca desde los años 60, puede considerarse como una de las primeras Smart Grids industriales del mundo. En esta comunicación, a través del análisis concreto la Smart Grid de Kalundborg, se pondrá de manifiesto la importancia de las plataformas de monitorización y gestión energética en las Smart Grids Industriales, como herramientas para la gestión activa de la demanda y la racionalización de consumos y costes energéticos.
La simbiosis de Kalundborg
Kalundborg es una pequeña ciudad danesa considerada la segunda mayor concentración industrial de Dinamarca. La ciudad destaca por ser una de las pioneras a nivel mundial en llevar a la práctica el concepto de simbiosis industrial, que procura reducir el impacto sobre el medio ambiente de las actividades industriales desarrolladas.
La simbiosis, inspirada en el ciclo de la naturaleza, busca un ecosistema industrial en donde existe un ciclo cerrado que no sólo cubre intercambios energéticos, sino también incluye intercambios de diversas materias, de forma que el subproducto de una industria es empleado como materia prima en otra.
El concepto de simbiosis industrial, que se ha ido desarrollando progresivamente desde los años 60, se basa principalmente en una Smart Grid en la que participan 16 industrias, existiendo 30 canales de intercambio energético. La propia municipalidad de Kalundborg y su proyecto de Smart City está conectada a la Smart Grid.
Los beneficios aportados por esta colaboración han ido aumentando con los años, no sólo en términos económicos, sino también sociales y medioambientales. El proyecto se ha desarrollado gracias al apoyo de las organizaciones públicas, pero especialmente al esfuerzo y a la voluntad de colaboración entre las empresas involucradas.
La central térmica de Dong Energy, la principal utility danesa, ocupa un lugar central en el esquema de funcionamiento de la Smart Grid, realizando la gestión, control y facturación de suministros e intercambios energéticos, y modulando la producción de electricidad y calor en función de la demanda real de todo el sistema.
GridManager, partner de Dong Energy, provee de soluciones de monitorización y gestión energética, facilitando el funcionamiento tanto de la Smart City, como de la Smart Grid de Kalundborg.
Soluciones para monitorización y gestión en Smart Grids Industriales
Las empresas o consumidores energéticos buscan que la Smart Grid le ofrezca:
Información acerca de sus consumos y costes energéticos reales, que les permitan entender la demanda energética de sus procesos y poder plantearse estrategias y objetivos de gestión para mejorar su eficiencia, adaptándose a la realidad del mercado energético y de la Smart Grid
Disponer de la capacidad y las herramientas necesarias de gestionar su demanda de cara a alcanzar los objetivos establecidos, logrando de manera efectiva disminuir sus costes energéticos y su impacto medioambiental.
Bajo estas premisas GridManager, en alianza con IBM en Copenhague, desarrolló una plataforma de monitorización y gestión energética con enfoque Smart Grid, cuya arquitectura provee de las siguientes funcionalidades a los distintos integrantes de la red:
Para la Utility o gestor de la red:
- Identificación en tiempo real de consumos eléctricos, térmicos e hídricos
- Identificación en tiempo real de producciones e intercambios entre los integrantes
- Automatización de la facturación de consumos e intercambios
Para los usuarios:
- Información en tiempo real acerca de consumos e intercambios eléctricos, térmicos e hídricos
- Determinación del coste real de la energía consumida, tanto mediante compra en mercados horarios POOL, como mediante contratos privados de suministro
- Determinación de las emisiones de dióxido de carbono reales asociadas a los consumos energéticos
- Asignación de costes y emisiones a los aspectos energéticos responsables del consumo
- Integración de datos energéticos en los sistemas del cliente
- Establecimiento de KPIs (Key Performance Indicators) específicos y Benchmarking
- Gestión de la demanda atendiendo a criterios de coste y otros parámetros
- Información en tiempo real acerca de consumos e intercambios eléctricos, térmicos e hídricos
Los usuarios de la Smart Grid a través de la plataforma disponen de información en tiempo real y con registro minuto a minuto de los consumos y demandas de electricidad (kWh y kW), combustibles (m3 y kWh), agua o líquidos (m3), y producciones térmicas (m3, kWh, kCal, Tª impulsión y retorno). Asimismo pueden visualizar la evolución de otros parámetros como temperatura, humedad, presión, etc. La plataforma provee de informes de consumo a los usuarios, de manera que una vez definido un árbol de consumos, ofrece información acerca del balance energético de la instalación y gráficos de evolución.
Determinación del coste real de la energía consumida en función de mercados horarios POOL y contratos de suministro privados
Todos los usuarios de las regiones nórdicas y bálticas comparten un único mercado el Nord Pool Spot. La plataforma de gestión se conecta diariamente al Nord Pool y obtiene información acerca de los precios horarios del mercado para el próximo día.
A este respecto, el usuario dispone tanto de información acerca del coste del kWh para cada una de las horas del día, como del coste de sus consumos en tiempo real para cada uno de sus puntos de medida.
Por otro lado las empresas participantes intercambian energías excedentes de sus procesos (agua temperada o vapor) que son económicamente valoradas mediante acuerdos privados entre las partes, siendo la Utility la encargada de la contabilización y facturación de estos intercambios. La plataforma incorpora un canal a través del cual la Utility obtiene información acerca de los precios pactados entre las partes, facilitando el proceso de control y facturación de estos intercambios energéticos.
Determinación de las emisiones reales asociadas a los consumos energéticos
Energinet.dk es el operador del sistema de transporte y distribución nacional danés para la electricidad y el gas natural. Es una empresa pública dependiente del Ministerio de Clima y Energía. Sus principales tareas son asegurar el funcionamiento eficiente y el desarrollo de la infraestructura nacional de electricidad y gas, así como garantizar la igualdad de acceso para todos los usuarios de la infraestructura. Energinet.dk también juega un papel en el desarrollo de un sistema de energía libre de dióxido de carbono en Dinamarca.
La organización determina, cada 5 minutos y para cada una de las centrales de producción eléctrica y térmica conectadas a la red, las emisiones de CO2 asociadas a cada kWh o m3 consumido por el cliente.
La plataforma está conectada al sistema de información dinámico de la organización Energinet.dk ofreciendo información a cada cliente de las emisiones de CO2 reales asociadas a sus consumos. En función del árbol de consumos monitorizado en cada cliente, se puede ofrecer detalle de las emisiones por proceso e incluso por unidad de producto en función de la hora y el minuto en el que fue fabricado.
Asignación de costes y emisiones a los equipos y procesos responsables del consumo
La plataforma permite la asignación de costes y emisiones para cada uno de los puntos de medición de energía disponibles en la organización del cliente. Así por ejemplo, la mayoría de las industrias disponen de equipos de medición para cada uno de los procesos y subprocesos, obteniendo información de costes y emisiones específicos de cada una de las etapas de sus procesos. El análisis detallado de la información ofrecida por la plataforma permite a las industrias, a través de un mejor entendimiento de los consumos y costes asociados al proceso, el planteamiento de objetivos concretos de ahorro y el seguimiento de los proyectos de implementación de mejoras, siendo por tanto una herramienta para la mejora de la competitividad.
Integración de datos energéticos en los sistemas del cliente
La plataforma permite, mediante múltiples pasarelas, la conexión y comunicación bidireccional en tiempo real con bases de datos de clientes. Esto facilita por un lado la integración de datos de consumo y emisiones desde la plataforma al sistema del cliente, quien puede asociarlos a sus centros de coste en su sistema de gestión, y por otro lado la integración en la plataforma de datos específicos de los procesos del cliente tales como toneladas producidas o número de piezas fabricadas.
Establecimiento de KPIs específicos y Benchmarking
Mediante la integración de datos con los sistemas del cliente, la plataforma puede alimentarse con datos de proceso específicos del cliente y calcular en tiempo real indicadores energéticos de desempeño diseñados por el cliente. Esto permite tanto establecer objetivos de mejora y realizar su seguimiento, como realizar benchmarking entre procesos o instalaciones. Las industrias gracias a esta información pueden establecer cuadros de mando avanzados con los que realizar un seguimiento exhaustivo de sus procesos desde el punto de vista energético.
Gestión de la demanda atendiendo a criterios de coste y otros parámetros
La comunicación con los equipos de medida de la red es bidireccional. La práctica totalidad de los equipos de medida incorporados en la red, disponen de sistemas que permiten la activación o desactivación de elementos consumidores. Esto permite al cliente establecer desde la plataforma reglas para la racionalización y optimización de consumos. El cliente puede establecer criterios de arranque o parada de equipos y procesos atendiendo a calendarios u horarios, la evolución de precios de mercado, consumos realizados, potencias demandadas, temperaturas y otras variables, realizando una gestión activa de su demanda de cara a la optimización de costes y emisiones.
Conclusiones
La necesidad de mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad en las sociedades actuales requiere de soluciones para la gestión de la energía. Para lograr este objetivo se deben desarrollar redes inteligentes de distribución y consumo que permitan tanto a proveedores como a usuarios aprovechar las sinergias y gestionar la energía atendiendo a la evolución de parámetros tales como disponibilidad, demanda o coste de las energías.
A este respecto, existen casos de éxito probados que, desarrollados a lo largo de décadas en base a la identificación de necesidades y desarrollo de soluciones bajo un entorno colaborativo, podemos analizar, y de los cuales extraer lecciones aprendidas que nos ayuden en la puesta en marcha de las futuras redes inteligentes, aprovechando soluciones y tecnologías ampliamente testadas como base para el desarrollo de nuevas e innovadoras soluciones.
Dentro de la gestión de la energía en redes inteligentes, debemos identificar a los sistemas de monitorización e información energética como las herramientas básicas para el funcionamiento, al dotar de información en tiempo real tanto a productores como consumidores, permitiendo modular producciones y consumos en función de necesidades y costes, procurando por tanto un consumo responsable e inteligente de la energía. El desarrollo de las redes inteligentes está por tanto íntimamente ligado al desarrollo de plataformas de monitorización y control capaces de ofrecer soluciones avanzadas y de uso sencillo a los usuarios.
Agradecimientos
Kalundborg Kommune, Susanne Brix y Kalundborg Symbiosis Center.