Redes inteligentes (Smart Grids) para sistemas de generación de energía eléctrica más sostenibles

Las renovables también tienen un coste ambiental

Las renovables también tienen un coste ambiental

Las redes eléctricas inteligentes son un tema actualmente de moda y que ha tenido un gran auge entre la comunidad científica, aunque por el momento no se han implementado a gran escala. A nivel de investigación hay algunos proyectos piloto. La primera aproximación para aplicarlo a gran escala consiste en los denominados contadores inteligentes, que si bien son un primer paso, todavía están muy lejos de las posibilidades que definen una red inteligente. En particular de la que quizás sea su característica principal, que es la comunicación en tiempo real entre los agentes que componen el sistema. Por ejemplo entre el usuario y el proveedor del servicio, donde el usuario puede tomar decisiones también en tiempo real utilizando la información que recibe, o entre grupos de generadores. Debido al intercambio de información y la posibilidad de tomar decisiones en tiempo real (o con muy poca antelación) las redes inteligentes definen un marco muy flexible tanto para la gestión de demanda por parte de los consumidores como para la integración y la operación técnica de diferentes tecnologías de generación.

Este último aspecto de las redes inteligentes, posibilitar la gestión de la demanda y facilitar la integración de diferentes tecnologías, es lo que parece que nos va a permitir dar una solución técnicamente viable a los problemas que actualmente presentan la integración de renovables a gran escala. Sobre los problemas de integración de las energías renovables a gran escala existe cierta controversia, pero suelen citarse comúnmente los siguientes problemas:

  1. Incertidumbre, por ejemplo en fuentes como la energía eólica y la energía solar. Las previsiones son fiables sólo en el corto plazo, usualmente menor del plazo necesario para realizar el despacho de la energía. El plazo para el despacho se debe a diferentes razones, entre las que hay que destacar las restricciones de operación técnica de algunas centrales, por ejemplo el tiempo que necesitan para arrancar. Una central de carbón puede tardar más de 24 horas en arrancar si parte desde parado en frío.
  2. Errores en las estimaciones de generación (incluso en el corto plazo), lo que unido al hecho de que en el sistema eléctrico la generación y la demanda deben tener el mismo valor en cada instante, hace que sea necesario incrementar la reserva de energía y potencia, que sirvan de respaldo en caso de que la generación real disponible sea menor que la generación prevista. Esa reserva sólo puede ser proporcionada por centrales con alta fiabilidad (la probabilidad de que no puedan suministrar la energía que comprometieron debe ser muy baja).
  3. Coste de las renovables, en términos de inversión y riesgo asociado (coste de instalación y riesgo de no recuperar la inversión), en comparación con otras tecnologías, en particular los combustibles fósiles y las nucleares (que no pagan todos los costes: coste de la contaminación, coste de sus residuos nucleares durante siglos, etc.).
  4. La integración de renovables a gran escala podría estar limitada también por la estabilidad de tensiones en el sistema. Se necesita que la inercia del sistema sea mayor que un cierto valor crítico, para que esa inercia amortigüe las oscilaciones producidas por cambios en la demanda. La inercia en el sistema la proporcionan los grupos de generación grandes (típicamente de centrales térmicas y nucleares) con potencias de 400 a 1200 MW. En contraposición por ejemplo, tenemos los aerogeneradores, con una potencia habitualmente menor de 2 MW, por lo que aportan poca inercia. La inercia se relaciona de forma no lineal con el tamaño de la unidad, así que tiene mucha más inercia una turbina de 400 MW que 200 aerogeneradores de 2 MW. En Alemania, muchos pueblos, como Schönau, están comprando su red de suministro eléctrico para consumir solo energías renovables, evitando este problema al ser una red local no excesivamente grande.

Pasamos ahora a discutir cómo las redes inteligentes pueden ayudarnos a resolver las cuestiones anteriores. Pero primero concretemos un poco más el objetivo que se persigue. Un sistema de generación de energía sostenible sería aquel en el que cada usuario no consume más recursos ni genera más desechos de los que la “parte proporcional” del medio natural en el que este usuario habita puede generar/procesar (aquí “parte proporcional” se refiere a que aplicando esos límites a todos los usuarios en un mismo área, la actividad de esas personas en ese área debe ser también sostenible en su conjunto).

Siguiendo la filosofía del concepto de sostenibilidad anteriormente definido, las redes inteligentes se implementarían a nivel de pequeñas comunidades (pueblos, barriadas de ciudades) y buscarían el equilibrio a nivel local, mediante la gestión de los recursos locales (generación renovable y gestión de la demanda). De esta forma muchos desequilibrios se resolverán a nivel local, en contraposición al sistema centralizado actual en el que los desequilibrios locales se suman y deben resolverse a nivel del sistema completo. Y la forma en la que resolveríamos las cuestiones planteadas es:

  1. Incertidumbre. A nivel local, los usuarios podrían reajustar su demanda, para reducir la diferencia con la generación renovable disponible. La idea es que muchos usuarios participen, aunque sea de forma pasiva (eligen si instalarlo o no y después el sistema lo gestiona de forma inteligente sin necesidad de ser supervisado por el propietario). Estos usuarios actuarían como pequeños generadores (autoconsumo o autoproducción), incorporando instalaciones de generación renovable en sus edificios.
  2. Errores en las estimaciones. La mayor parte de la energía pasaría a gestionarse de forma local y en tiempo real (o con muy poca antelación), de forma que el volumen de energía que se necesitaría gestionar con antelación se reduciría considerablemente, al igual que la reserva necesaria. Aunque no podrían pararse ni eliminarse todas las grandes plantas, sólo por una cuestión de fiabilidad del sistema, habría que estudiar detenidamente las posibles contingencias.
  3. Coste de las renovables. En la nueva configuración, la mayor parte de la energía sería generada por pequeñas instalaciones renovables, pequeños generadores propiedad de los usuarios (cosa que ya es posible, superando algunas trabas gubernamentales). Y estos usuarios no tendrían la generación de energía como principal actividad económica. De forma que pasaríamos de tener un número reducido de grandes centrales, a tener multitud de pequeños generadores, en manos de multitud de pequeños productores. El riesgo de operación es eliminado por la gestión en tiempo real. El costo de la inversión se recuperaría a través de los ingresos por generación. Aunque también es cierto que habría que estudiar cuál debería ser el precio de la energía para que esto sea posible. Otra cuestión que surge es el mantenimiento de las pequeñas instalaciones.
  4. Estabilidad de tensiones. Al plantear el equilibrio de forma local, tenemos generadores pequeños pero también las variaciones de la demanda son mucho más pequeñas, lo que junto con la operación y gestión en tiempo real nos permitiría llegar a niveles de integración de renovables muy altos, incluso del 100% para algunos tipos de instalaciones renovables, como los ya citados en Alemania.

Esto son sólo algunas ideas, más próximas en redes a gran escala a la ciencia ficción que a la realidad por el momento, ya que todavía no hemos comenzado a implementar las redes inteligentes, y aunque comenzáramos hoy el proceso requeriría al menos una década incluso en un escenario optimista. Pero me gustaría resaltar, para finalizar, que un sistema de generación de energía eléctrica completamente sostenible, aparentemente, es técnicamente posible y “económicamente viable”.

Sebastian Martin Rivas,
ayudante doctor en la Universidad de Málaga

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5 respuestas a Redes inteligentes (Smart Grids) para sistemas de generación de energía eléctrica más sostenibles

  1. Beamspot dijo:

    Pregunta muy muy tonta. Pero que tonta, porque soy tonto y no lo entiendo.

    ¿De noche, quien generará la electricidad, especialmente en invierno, cuando apenas hay sol y más demanda (el pico está entre diciembre y enero, de 19:00 a 20:00h, plena noche)? ¿Alguien se ha parado a dimensionar la capacidad de almacenamiento necesaria, y las implicaciones que ello tiene, tanto ambientales (recursos necesarios, tierras raras, componentes con caducidad programada, elementos contaminantes como el teluro y el cadmio, el plomo?¿Alguien ha calculado los recursos necesarios para tal empresa (tierras destinadas a ello, cobre, litio, plomo, aluminio, acero, neodimio, disprosio)?

    Y la última pregunta: ¿quien paga esto? Creo que la factura se eleva algo más que el precio del Wp de la fotovoltaica de turno. Por cierto, fotovoltaica fabricada en china a base de carbón (cada vez más barato), mano de obra, ehm, en condiciones algo más precarias, y con materiales autóctonos, básicamente de la zona de las ‘aldeas de la muerte’, fuertemente contaminada con los residuos químicos y radiactivos de la extracción minera.

    ¿Tecnologías verdes? Y un cuerno. La revolución industrial empezó debido a que Europa estaba deforestada casi al completo, y sólo usando tecnologías verdes. Y eramos muchos menos.

    No nos ceguemos. En el fondo, todo esto es también puro negocio, más BAU al 100%, la penúltima burbuja especulativa. No hay mejor energía que el negavatio: el que NO se usa.

  2. Wescebú dijo:

    El Futuro

  3. Pepe Galindo dijo:

    La Unión Energética consolida el modelo presente y da más fuerza a aquellos que ya la tienen: http://www.eldiario.es/ultima-llamada/Union_Energetica-Politica_energetica_UE_6_377322274.html

  4. Pingback: Dantzig: Pensamiento positivo y Programación lineal | BlogSOStenible··· – – – ··· – – – ··· – – – ··· – – – ··· «Otras» noticias, y «otra» forma de pensar…

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