Christophe Albertus, jefe de diseño de ingeniería en Socomec, explica cómo el almacenamiento de energía de la batería y la resiliencia distribuida proporcionan protección crítica contra los crecientes cortes de energía y la interrupción de la red en Europa.
Los desafíos de la flexibilidad de la red son ampliamente conocidos, pero los recientes cortes de energía de las islas del Reino Unido y Canarias a España continental y Portugal han mantenido los problemas de resiliencia de la red en el centro de atención.
La causa de estas interrupciones sigue siendo desconocida, pero el cambio a fuentes de energía renovable fluctuantes crea nuevos desafíos con respecto a la frecuencia y la estabilidad de la red. Además, las variaciones en la generación renovable pueden dar como resultado un mayor riesgo de fluctuaciones graduales de frecuencia o «deriva de frecuencia», lo que puede reducir la calidad de la potencia y dañar el equipo eléctrico.
La rápida electrificación de la economía expone a las industrias a una mayor inestabilidad de la red, lo que aumenta el poder de más resistente y confiable, especialmente para los consumidores industriales y comerciales intensivos en energía. Así como la informática distribuida ha ayudado a proteger la economía digital de las interrupciones de los centros de datos, la gestión de energía, el almacenamiento de energía y la descentralización generacional puede hacer que nuestra economía sea más resistente al riesgo de energía. La producción y el almacenamiento de más potencia en el sitio proporcionan una potencia de respaldo esencial para los consumidores de energía grandes y reduce la demanda de redes eléctricas.
Riesgos regenerativos para la estabilidad de la red
Los destacados apagones recientes en la Península Ibérica han provocado un nuevo debate sobre los riesgos que la energía renovable podría representar para la estabilidad de la red. Estas preocupaciones están aumentando a medida que las energías renovables representan el 47% de la electricidad neta generada en la UE y más del 50% de la combinación de electricidad del Reino Unido en 2024.
La investigación muestra que la integración rápida de las fuentes de energía renovables en la red reduce la capacidad de controlar la frecuencia y la estabilidad de la red. Esto se debe a que la red renovable carece de la resiliencia incorporada de la «inercia del sistema». Esta es la combinación de energía cinética almacenada en muchas turbinas de la estación de energía giratoria sincrónica, que giran y permanecen resistentes a los cambios de frecuencia repentina. Esto compra tiempo para arreglar el desequilibrio.
Muchas energías renovables no pueden generar directamente la potencia de corriente alterna (AC) y, por lo tanto, se separan de la cuadrícula y no pueden afectar directamente la inercia de la cuadrícula. La variación relacionada con la intemperie en la energía renovable también puede generar «deriva de frecuencia» donde las frecuencias se desvían del tempo requerido de la cuadrícula potencialmente afectan la calidad de la energía y los equipos eléctricos. Además, las cuadrículas europeas están interconectadas. En otras palabras, la interrupción de la fuente de alimentación podría dar lugar a un efecto dominó más amplio en todo el continente.
Al mismo tiempo, la electrificación rápida de la economía significa que la inestabilidad de la red puede tener efectos de onda en múltiples sectores. Esto se ejemplificó cuando la reciente interrupción en España causó una interrupción generalizada en las instalaciones industriales y comerciales, desde refinerías de petróleo y fábricas hasta tiendas de comestibles y hoteles, limpiando aproximadamente 1.600 millones de euros del PIB anual.
Resiliencia de la descentralización
Los eventos recientes se centran en mejorar la resiliencia de la red eléctrica para estimar la euroléctrica del grupo de la industria, lo que estima que Europa necesita invertir 67 mil millones de euros desde ahora hasta 2050 para que la red sea más estable. Sin embargo, ha habido menos debate sobre cómo la generación y el almacenamiento de energía dispersos pueden proporcionar una resiliencia descentralizada a los usuarios industriales y comerciales, reducir la dependencia de los servicios públicos y proporcionar una capa adicional de protección para la economía.
Existen muchos desafíos técnicos para proporcionar alimentos de respaldo fuera de la red, como evitar sobrecargar la batería y controlar la salida de energía renovable variable para mantener el voltaje y la frecuencia del edificio a medida que la red disminuye y los flujos. Los edificios deben cambiar entre varias fuentes de energía de respaldo, como el dibujo de generadores cuando los generadores solares o eólicos generan menos energía. Los ciclos de la batería deben gestionarse de manera inteligente para mantener la salud y la capacidad y extender la vida útil.
Algunas organizaciones pioneras ahora están recurriendo a los sistemas inteligentes de almacenamiento de energía de la batería (BESS) y fuentes de energía solar que pueden proporcionar fuentes de energía fuera de la red desde la biomasa durante las interrupciones. Los sistemas inteligentes de gestión de energía ahora pueden ejecutar «islas planificadas», desconectarse intencionalmente de las redes de energía afectadas, realizar un «arranque negro» y recuperar la potencia completa del almacenamiento de energía de la batería en el sitio y las fuentes de energía dentro de los 30 segundos de un corte de energía. Estos sistemas forman microrredes que pueden funcionar completamente independientemente de la cuadrícula principal.
Los sistemas avanzados de gestión de energía pueden calcular y ajustar automáticamente el consumo de energía, la producción y el almacenamiento de todo el edificio para equilibrar la oferta y la demanda de una red de tiempo de inactividad. Por ejemplo, puede «medir» o reducir la salida de un generador renovable o diesel en el sitio, evitando sobrecargar la batería o la práctica de «desmontaje de carga», reduciendo el consumo de energía para ahorrar energía. El mismo sistema de control inteligente permite que la microrred cambie perfectamente las suministros óptimos en todo momento, como controlar y conectar el conjunto de generadores diesel cuando el sistema solar cae por la noche.
La herramienta de medición digital puede sincronizar automáticamente los niveles de voltaje y frecuencia con los de la cuadrícula principal, lo que permite que los edificios se vuelvan a conectar sin problemas a la cuadrícula después de un apagado sin fluctuaciones de voltaje o frecuencia. Esto también ayuda a proteger a los clientes de las fluctuaciones de frecuencia que emanan de la red.
Estos sistemas no solo aumentan la resiliencia, sino que también ayudan a cerrar brechas en la infraestructura de la red eléctrica, acelerando las transiciones de energía mientras la red principal se está expandiendo. Un operador de carga EV combina un PV solar en el sitio con un sistema de almacenamiento de energía de la batería para proporcionar una potencia completamente fuera de la red a 39 estaciones de carga EV, crear una fuente de alimentación local segura para el transporte eléctrico y llevar cargadores EV ultra rápido a ubicaciones sin conexiones de red.
Hacia el modelo «Edge Electric»
Así como el modelo de «informes de borde» del almacenamiento de datos distribuidos ayudó a proteger la economía digital de las interrupciones de los datos, el modelo de «electricidad de borde» basado en la gestión, el almacenamiento y la producción locales puede cambiar la resiliencia económica. Los propietarios de edificios pueden usar modelado avanzado a los sistemas de almacenamiento de energía de la batería de tamaño y escala para que se ajusten a sus futuras necesidades energéticas y capacidades de generación, proporcionando fuentes de energía seguras y futuras. También puede ver un modelo de «resistencia como servicio» que proporciona una seguridad energética más flexible y asequible para instalaciones comerciales e industriales más flexibles y asequibles.
Más allá de la resiliencia, hay muchos beneficios comerciales para administrar, almacenar y producir inteligentemente potencia en el sitio. Las empresas pueden aprovechar los sistemas de islas inteligentes para aprovechar los esquemas de precios que recompensarán a los consumidores industriales y comerciales clave para reducir el consumo máximo de energía y convertir la resiliencia en ingresos. Almacene el exceso de potencia en el sitio para permitir el «afeitado máximo» y cargar y descargar estratégicamente baterías para reducir el consumo máximo y reducir los costos eléctricos.
El exceso de potencia puede incluso volver a la red para proporcionar características importantes desde la flexibilidad hasta el ajuste de frecuencia, creando un círculo noble donde la resiliencia descentralizada de los grandes consumidores mejora la estabilidad y la flexibilidad de toda la red. Algunas empresas de servicios públicos estabilizan las frecuencias de la red, operan otros servicios auxiliares, como la regulación de voltaje, crean posibles flujos de ingresos para propietarios de edificios comerciales e industriales, y pagan a los operadores de Bess para ayudar a la red.
Si la cuadrícula es tensa, como las temperaturas extremas del verano, también puede pagar los edificios comerciales para vender energía a la red y proporcionar estabilización. Esto significa que la solución de resiliencia de Bess puede pagarse efectivamente por sí misma, proporcionando ahorros de costos detrás de escena y servicios de primera línea comerciales para compañías de servicios públicos.
Los eventos recientes en Europa destacan la necesidad de futuras redes eléctricas de mitigación para paisajes de energía renovable más volátiles. Sin embargo, en última instancia, la transición a fuentes de energía redispersas descentralizadas requiere un cambio paralelo a la resiliencia descentralizada, lo que hace que la red eléctrica sea un solo punto de falla en la economía.
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