Las «redes eléctricas inteligentes» (smart grids) se consideran el futuro del suministro de electricidad, dado que permiten que los consumidores se conviertan en participantes interactivos de una red de distribución que se fundamenta en una generación de energía tanto centralizada como descentralizada.

Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) ayudarán a los consumidores a gestionar y reducir al mínimo su gasto energético, al tiempo que los proveedores de electricidad podrán ajustar la oferta a la demanda. A través de un proyecto financiado con fondos europeos se han ideado técnicas para recabar y analizar información en tiempo real sobre el consumo y la generación de energía que será necesaria.

Hoy en día es común ver paneles fotovoltaicos y turbinas eólicas de tamaño reducido sobre los tejados de viviendas y otros edificios de toda Europa, lo cual se debe a los programas de incentivos aplicados por los distintos gobiernos y a la demanda creciente de energías renovables.

Con las redes eléctricas inteligentes, los consumidores podrían aprovechar su capacidad doméstica de generación para pasar de ser receptores pasivos de electricidad a ser participantes interactivos en la cadena de suministro de energía, pudiendo de esa manera reducir en un 9 % las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y el consumo energético de su hogar en un 10 %.

Pero para que esto ocurra, es necesario que los consumidores cuenten con una manera de registrar su consumo de electricidad en tiempo real, lo cual les facilitará la gestión de su uso y, de ese modo, ahorrar tanto energía como dinero. Por su parte, los operadores de estas redes tienen que ser capaces de ejercer de contrapeso de la demanda de electricidad, tanto desde grandes centrales eléctricas como desde un número cada vez mayor de dichas fuentes de generación de menor tamaño.

El equipo responsable del proyecto financiado con fondos europeos «Energy-saving information platform for generation and consumption networks» (Enersip, Plataforma de información sobre ahorro de energía para redes de consumo y generación) ha desarrollado un sistema con el que mejorar estos procesos de observación (por parte del consumidor) y equilibrio de la oferta energética (por parte de los proveedores). Dotando a unos y a otros de información en tiempo real y predictiva sobre el consumo energético, podría lograrse el equilibrio entre la oferta y la demanda, disminuyéndose así los excedentes e incrementándose la fiabilidad.

En palabras de Leire Bastida, coordinadora del proyecto, de las que se hace eco la agencia Cordis, “para una empresa productora resulta ideal generar justo la electricidad suficiente para abastecer la demanda. En ocasiones, ello obliga a calcular la demanda de un modo aproximado y a definir las medidas necesarias en los picos de demanda, pero podría ser más conveniente tratar de reducir esa demanda. Nosotros nos propusimos desarrollar herramientas que ayudaran tanto a los proveedores como a los consumidores a tomar las decisiones más acertadas para conservar el equilibrio entre oferta y demanda”.

Equilibrar oferta y demanda 

Los socios integrantes de Enersip colaboraron, pues, en el desarrollo de una plataforma abierta desde la que se presta una serie de servicios de seguimiento y control de la energía diseñados para mejorar la flexibilidad y la receptividad de la red eléctrica.

En palabras de Bastida: “Nuestra plataforma y nuestros servicios se diseñaron con el propósito de allanar el camino hacia un ajuste casi en tiempo real de la generación del consumo en edificios residenciales y comerciales y en vecindarios al completo. Para cumplir los objetivos hubo que desarrollar y poner en práctica numerosas tecnologías diferentes, como sensores y dispositivos inalámbricos de comunicación que registran el consumo de electricidad de los electrodomésticos, algoritmos para predecir la demanda energética y sistemas de control capaces de apagar aparatos y activar sistemas de generación”.

“También nos propusimos cambiar el comportamiento del consumidor”, añade Bastida. “Internet y las redes sociales encierran un poder determinante para informar adecuadamente al consumidor y animarle a modificar sus costumbres en el plano energético”.

Según explica, la estrategia del proyecto era sencilla: se pretendía alcanzar una eficiencia energética elevada conjugando la coordinación, una gestión apropiada de los recursos existentes en la red y la modificación del comportamiento del usuario proporcionándole indicaciones y consejos certeros. Si todo ello sirve a los usuarios para reducir su consumo de energía, disminuirá la presión del lado de la generación y el suministro de energía.

Del seguimiento a la predicción 

La piedra de toque de Enersip es la comunicación entre todos los dispositivos de una vivienda e, idealmente, de todas las viviendas de un vecindario al completo.

El equipo del proyecto desarrolló un conjunto de enchufes inteligentes que se emplean para conectar aparatos a tomas de electricidad y que permiten realizar un seguimiento del consumo. La información recabada se remite de manera inalámbrica y en tiempo real a un concentrador que reúne todos los datos y envía información por Internet al proveedor o distribuidor local de la energía.

Según explica Bastida, estos datos sobre el consumo son absolutamente fundamentales para materializar sus propuestas. “Una vez se obtienen datos de este tipo (y sobre todo a escala de todo un vecindario o de una zona comercial de mayor tamaño), se pueden analizar, distinguir patrones y, lo que es más importante, generar predicciones. Si se logran prever picos de demanda, se puede empezar a equilibrar ésta con la oferta, incrementándose la generación de un modo más eficiente o bien desconectando dispositivos innecesarios hasta que vuelva a bajar la demanda”.

Estos enchufes inteligentes se han utilizado en distintos tipos de aparatos, desde lámparas sencillas y calentadores eléctricos hasta dispositivos inteligentes como televisores y ordenadores. Como parte de la investigación de Enersip también se han estudiado maneras de que los aparatos se comuniquen entre sí y con otras redes de edificios para, de este modo, crear infraestructuras inteligentes integradas en inmuebles que puedan ser controladas a distancia o automáticamente. El equipo responsable del proyecto también evaluó formas posibles de implantar un sistema de estas características en un vecindario al completo.

“Nos aseguramos de que nuestras comunicaciones inalámbricas con lugares repartidos por determinado vecindario llevaran integrado cierto grado de redundancia, porque una vez se empieza a depender de este flujo de información para gestionar la red eléctrica, podría producirse una situación de caos en el caso de que la red se averiase”, advierte Bastida.

“Combinamos redes de telefonía móvil, redes inalámbricas públicas y redes de banda ancha por cable para crear la red de comunicaciones de todo el vecindario. Pese a que el propósito fundamental del proyecto es optimizar la oferta y la demanda de energía, un reto fundamental en el plano técnico fue el desarrollo de un sistema de comunicación de datos seguro y eficiente”.

Un cambio de comportamiento

No obstante, quizás el mayor reto del proyecto fue materializar el método integral propuesto consistente en poner información en manos del consumidor y habilitarle para proceder del modo más conveniente. Enersip construyó una plataforma web a través de la cual se pueda visualizar el consumo de las viviendas y optimizarlo de manera acorde con la oferta y el coste de las unidades.

“Se puede construir un sistema con algoritmos inteligentes que permitan predecir picos, anticipar la demanda y controlar la generación de un modo racional. Pero las emisiones no bajarán mientras la gente no empiece a cambiar su comportamiento y sus costumbres”, recuerda Bastida. “Opinamos que, si proporcionamos información a la gente y le ayudamos a tomar las decisiones más acertadas, se decantará por opciones sostenibles y contribuirá al proceso de optimización”.

La plataforma web de Enersip proporciona a los usuarios un asesoramiento (según el conocimiento de su vecindario y las capacidades predictivas) sobre la manera de reducir u optimizar su consumo, por ejemplo permitiéndoles programar la lavadora (a través del microchip del enchufe inteligente) para que funcione a las tres de la mañana y no a las ocho de la tarde, en hora punta.

El sistema se probó en dos ensayos piloto que permitieron validar la tecnología desarrollada, mientras que el equipo del proyecto demostró teóricamente, mediante simulaciones, la posibilidad de alcanzar un ahorro energético de hasta un 30%.

Según Bastida, “este hecho pone de relieve el grado de ineficiencia que existe hoy en día al no equilibrarse la oferta y la demanda. Sin embargo, quizás lo más sorprendente fue la constatación de que nada menos que la mitad de este ahorro energético se conseguía a través de la herramienta web para usuarios de Enersip y el consecuente incremento de la concienciación sobre la importancia de la eficiencia energética entre los consumidores que participaron voluntariamente”.

Los socios del proyecto ENERSIP siguen desarrollando sus conceptos y prototipos tecnológicos, incluyendo sensores integrados en los enchufes y actuadores para el control remoto y automático de aparatos y electrodomésticos, herramientas virtuales de gestión energética y aplicaciones para dispositivos móviles. Asimismo, los algoritmos de optimización creados en el marco del proyecto se están integrando en sistemas de gestión de las decisiones y herramientas de inteligencia empresarial.

“No nos cabe duda alguna de que la gente es la clave para resolver la crisis energética”, destaca Bastida. “No se lograrán ahorros energéticos significativos mientras la gente no modifique su comportamiento. Sistemas como el de Enersip pueden empezar a marcar diferencias en este sentido”.

Fuente: tendencias21.net

Todavía son pocos, pero algunos centros comerciales y grandes estaciones, como la de Atocha en Madrid, cuentan con sistemas de trigeneración que producen electricidad, frío y calor. Un motor de gas genera la electricidad y el calor residual se aprovecha directamente en invierno para el circuito de calefacción o, en verano, para alimentar una máquina de absorción que enfría el agua del aire acondicionado.

Ahora ingenieros de la Universidad Carlos III (UC3M) y Politécnica (UPM) de Madrid han ideado un modelo que optimiza este sistema para reducir al máximo el gasto energético y las emisiones de CO2, y que, además, como novedad, puede incorporar captadores solares. El sistema, cuyos detalles se publican en la revista Applied Thermal Engineering, está pensado para complejos de oficinas.

“La normativa obliga a colocar paneles solares en los edificios únicamente para atender la demanda de agua caliente sanitaria, pero en las oficinas apenas hay duchas ni cocinas, así que la idea es que parte de la demanda de calefacción en invierno y climatización –aire acondicionado– en verano se pueda atender con energía solar”, explica a SINC Pedro A. Rodríguez, profesor de la UC3M y autor principal del trabajo.

Para crear el modelo se han considerado los requerimientos energéticos de los edificios y los datos climatológicos mensuales –temperaturas e irradiación solar– del entorno de la Comunidad de Madrid. El sistema permite suministrar frío o calor según las necesidades particulares diarias de cada oficina, que pueden variar sobre todo en primavera y otoño.

Menos emisiones de CO2

Los investigadores aplican un ‘coeficiente de mérito’ como herramienta de decisión para ahorrar energía y operar la planta de trigeneración híbrida, que proporciona 1,7 MW de electricidad, 1,3 MW de calefacción y 2 MW de climatización. Se puede implantar en un parque de oficinas de 50.000 m2 unidas por dos anillos de un kilometro de longitud, para los circuitos de frío y calor, siguiendo el alcantarillado u otras líneas de servicio subterráneas.

“Esta solución híbrida aumenta el periodo de amortización –superior a 14 años– dado el coste de inversión de la planta solar, pero permite una mayor reducción en emisiones de CO2, de 1.527 T/año a 1.760 T/año, así como un ahorro en la energía primaria y una pequeña mejora en los beneficios anuales”, destaca Mª Carmen Rodríguez Hidalgo, investigadora de la UPM y coautora del trabajo.

La ingeniera recuerda que la necesidad de energía para calefacción y aire acondicionado de edificios en España “es primordial en el contexto de la hoja de ruta Europea hacia un medio ambiente sin emisiones de CO2, por lo que es altamente deseable un aumento de las redes de distrito para calefacción y climatización como la propuesta, muy escasas en nuestro país”.

Fuente: tendencias21.net