Energía Inteligente. Smart Grids

por Ricardo Vega el 26/11/2015

Lo más "trending" en el mundo de la tecnología es lo "smart". Ya sea un teléfono o una TV, tienen que ser inteligentes. También tenemos relojes, pulseras o incluso hogares y ciudades enteras. Precisamente hoy vamos a hablar de otro concepto interesante que sin embargo no es para nada "moda" sino resultado del esfuerzo de investigación y la lucha de intereses de mucha gente. Hoy hablaremos de energía y Smart Grids.

Energía Inteligente y Smart Grids

Dependencia y modelo tradicional

La energía es uno de los factores que más afectan a la productividad de un país. Su precio, en principio dependiente de los costes asociados a la obtención de dicha energía, ejerce un gran impacto en las cuentas de empresas de cualquier tamaño, autónomos y familias.

Tradicionalmente, la estructura energética de un país se basaba en una serie de productores que a través de intermediarios (distribuidoras) o ellos directamente, vendían la energía con un margen comercial. Estábamos por tanto ante un sistema centralizado en unos puntos de producción energética que, a través de una red, distribuían dicha energía a los consumidores.

El flujo de energía, en estos modelos es unidireccional (de productor a consumidor) y las redes energéticas de los países están diseñadas según estas necesidades. La producción energética se realizaba bajo un escenario de economía de escala, donde, para ser eficientes, se recurría a la concentración de los recursos en proyectos de grandes dimensiones como centrales hidroeléctricas, nucleares o térmicas.

Ley de Swanson

Evolución hacia la generación distribuída

Seguramente conozcas la Ley de Moore. Existe una ley semejante (en realidad no es una ley, sino una observación) que afirma que el precio de los módulos solares fotovoltaicos se reduce aproximadamente en un 20% cada vez que se duplica el volumen de ventas acumulado. Estamos hablando de la Ley de Swanson.

Además, el aumento de eficiencia y la reducción de precio experimentada, pasando de valer 76.76 $/W en 1977 a 0.36 $/W en 2014, nos llevan a un círculo vicioso que se realimenta constantemente: a menor precio, más instalaciones que a su vez generan mayor demanda lo que provoca bajadas de precio y vuelta a empezar.

Bajada del precio del Watio Solar

Por tanto, vamos a un mundo de energía abundante ya que es muy barata producirla. Esta situación cambia por completo el panorama energético. El desarrollo tecnológico asociado a las energías renovables hacen que estrategias distribuidas de generación de energía sean mucho más eficientes que la centralización que habíamos visto hasta ahora, más aún en lugares donde existen grandes niveles de insolación como es el caso de España.

En este sentido, vemos como países como EEUU presentan programas gubernamentales o, como en el caso de Alemania a través de subsidios gubernamentales prima que los tejados de su país se estén llenando de paneles fotovoltáicos. De esta forma, las principales potencias fijan la estrategía a corto, medio y largo plazo en materia energética y de paso, revisan sus previsiones de cara al cambio climático y el nivel competitivo del país mientras fondos de inversión y personajes públicos de reconocido prestigio apoyan su viabilidad económica y apuestan fuertemente por ellas.

Alemania fotovoltaica

Lógicamente, toda esta actividad tiene unas repercusiones claras que no pueden pasar desapercibidas por nadie: el precio de la electricidad en Alemania se desploma o el uso de energía solar en el segmento residencial creció por encima del 50% en los Estados Unidos por tercer año consecutivo lo que hacce que nuevas empresas como Tesla o SolarCity se desarrollen en mercados innovadores, convirténdose en la vanguardia tecnológica y asegurando al país desarrollo técnico futuro.

Las Smart Grids

Una vez que hemos visto como el mundo se muda hacia un nuevo modelo energético distribuído seducido por sus ventajas, es hora de comprobar que repercusiones tiene esto en las actuales redes.

Smart Grids

El almacenamiento de energía es complejo, caro y poco eficiente a día de hoy (aunque no tiene porque serlo a futuro ya que se están consiguiendo grandes avances en este área). Por tanto, usemos el modelo que usemos, un país debe consumir o exportar toda la energía que produce para cada momento dado.

Hasta ahora, existían pocos centros de generación y éstos eran coordinados a través de REE y unas previsiones de demanada que se hacían y se iban actualizando en tiempo real para satisfacer las necesidades de los consumidores. Su transporte estaba controlado y era relativamente predecible.

Sin embargo, debemos entender que, aunque en cualquier punto puede haber un consumidor (como hasta ahora), la descentralización supone también que cualquiera en cualquier lugar puede ser también un productor. El flujo de energía por tanto pasa a ser bidireccional en prácticamente toda la red lo que supone que el diseño de dicha red debe tener en cuenta esta importante caracterísitca.

Anochecer eléctrico

El control del sistema eléctrico de un país se vuelve un monstruo difícl de vencer. Por ello, son muchos los expertos que recomiendan flexibilizar más el ámbito de las redes de tal forma que los picos de demanda de determiandas zonas puedan ser absorbidos por otros lugares donde el consumo eléctrico es significativamente menor. Por ejemplo, podríamos estar hablando de un sistema eléctrico europeo global y no específico de cada país.

Redes tan grandes, suponen nuevos retos técnicos como la sincronización de las ondas de alternas y el correcto enrutado de la electricidad evitando en la medida de lo posible recorridos largos que se traduzcan en pérdidas, siempre teniendo en cuenta que es primordial garantizar la alta disponibilidad en todo momento del servicio así como su calidad.

Todos estos retos requieren de evoluciones tecnológicas específicas en el ambito de las comunicaciones y el control, automatización y medición de procesos. Es en este punto en el que entran las Smart Grids como aquellas redes inteligentes que implementan los sistemas de control adecuados y la infraestructura necesaria para soportar estas nuevas exigencias.

Infraestructura Solar California

Parece bastante lógico en el uso de Internet y el protocolo TCP/IP para la transmisión de la información de forma que nos podamos aprovechar de las redes existentes. Sin embargo, la tendencia es crear redes propias y específicas de comunicaciones para estos menestéres. Las causas son principalmente seguridad y rápidez.

Debemos pensar que, en el contexto que he expuesto, la velocidad de la información debe ser muy elevada, permitiendo la toma de decisiones en tiempo real. El protocolo TCP/IP es fantástico (tan sólo tenemos que mirar Internet y lo que ha supuesto) pero está diseñado con otro objetivo en mente: "el mensaje debe llegar a su destinario bajo toda premisa".

Las Smart Grids necesitan que el mensaje llegue, pero que lo haga suficientemente rápido como para que la información que envían tenga validez. Por poner un par de ejemplos de redes actuales, tenemos el estándar OSGP (Open Smart Grid Protocol) que a nivel europeo implementa una serie de especificaciones que en conjunción con la ISO/IEC 14908 pretenden ser la hoja de ruta de las Smart Grid europeas o la IEC 61850, una de las normas más empleadas en España.

Mientras tanto en España...

Anochecer rojo España

Mientras tanto, en España, el gobierno ha aprobado un impuesto al sol especialmente diseñado para desincentivar el uso de energía solar en los hogares, penalizando la generación distribuida de electricidad. Mientras en el resto del mundo, la descentralización de la generación es una tendencia, el gobierno español y su ley es objeto de burlas por medio mundo. Esto es lo que publicó Forbes en 2013.

Por si fuera poco, el gobierno español ha fijado en cero el precio de la eventual energía excedentaria que se podría inyectar en la red y gravado el uso de baterías y acumuladores.

En definitiva, España, uno de los países del mundo con mejores capacidades para aprovecharse de la revolución en el panorama energético, da la espalda a sus recursos naturales, a su desarrollo y por tanto a su futuro.

Conclusiones

A excepción de España, la evolución que está experimentando el mundo en el modelo energético hace que vayamos hacia estructuras distribuídas que tienen principalmente dos consecuencias: el abaratamiento extremo de la energía y el aumento de la complejidad de las redes.

Futuro Energético

En relación a la segunda consecuencia y a la incapacidad de las actuales redes eléctricas (públicas o privadas) de soportar esta nueva arquitectura de red surjen, como solución, las nuevas smart grids que buscan reemplazar a las viejas redes por otras mucho más inteligentes capaces de permitir el flujo bidireccional de energía, realizando mediciones precisas en tantos puntos de la red como sea necesario y asegurando que la energía que se captura en la red, viaja lo suficientemente rápido como para poder ser empleada de forma eficaz en el control en tiempo real de la demanda y producción energética.

Un escenario donde las smart grids sean suficientemente maduras y funcionales tiene el potencial de erradicar gran parte de los problemas energéticos del planeta, permitiendo una evolución productiva y combatiendo el cambio climático a la vez que se lucha contra la dependencia del petróleo.

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