Gestión de la energía

La Flexibilidad en los Edificios, paso a paso

Los sistemas eléctricos nacionales se basan en la siguiente premisa: la energía eléctrica debe generarse en tiempo real, en el mismo momento en el que los clientes la demandan, porque no existen tecnologías que permitan almacenar la energía “a gran escala” hasta que esta se necesite.

Por ello, en el viaje que Europa está acelerando hacia una economía descarbonizada, cada vez será más acuciante la necesidad de gestionar la alta variabilidad e incertidumbre de la generación renovable, que como todos sabemos es intermitente y de previsión incierta.

Este gráfico es una muestra visual de la alta variabilidad que podemos encontrar a lo largo de todo un año. Resume el patrón de generación solar y eólica, así como la curva de demanda real de Texas, para todo el año 2021:

Variabilidad diaria en los recursos de energía eólica (azul) y la energía solar (rojo) en Texas respecto a la carga (línea en negro) en 2021. CF = Capacity factor. Fuente: Electric Reliability Council of Texas (2021).

Una vez diagnosticado el problema, ¡solo queda buscar el remedio! La única solución (o quizás las más eficiente consensuada por los especialistas), es que la demanda se vuelva activa. O dicho de otra forma: que los consumidores -y los edificios e instalaciones que utilizan- sean capaces de cambiar sus patrones de consumo, de almacenar energía y/o de venderla a la red según interese en cada momento.

La primera consecuencia de todo esto es que las prioridades del sistema eléctrico ya han cambiado. Antes se promovía instalar mucha capacidad de generación centralizada. Ahora lo que necesitamos es gestionar el lado opuesto, el de la demanda, para que se adapte en todo momento a la generación disponible. Es decir: poder desplegar flexibilidad del lado de la demanda y poner a los consumidores, a los edificios (a los prosumidores) en el centro del sistema eléctrico.

Cualquier medida regulatoria futura deberá, por tanto, priorizar alternativas de eficiencia energética, de almacenamiento o de gestión de la demanda antes de promover nueva capacidad de generación.

Derivado de todo ello, la gestión integrada de los recursos energéticos del lado de la demanda se ha convertido en la piedra angular del nuevo ecosistema energético diseñado por la Unión Europea. Y todo ello solo puede hacerse realidad agregando “millones de cargas” que aporten pequeñas flexibilidades gracias a cientos de miles de flexumidores convencidos de los beneficios que eso aporta; y gracias a la digitalización y las tecnologías que los habilitan.

La digitalización será imprescindible tanto para esos consumidores, como para los nuevos agregadores y el resto de agentes tradicionales del sistema eléctrico. Estamos hablando de una nueva era del IoT para la red eléctrica, la convergencia a gran escala entre lo eléctrico y lo digital, que cada vez es más conocida como Electricidad 4.0.

¿Qué aporta el almacenamiento en este nuevo escenario?

El almacenamiento contribuye a que la energía renovable sea gestionable y despachable, es decir, esté disponible cuando se necesita. Hoy tenemos tecnología ya disponible y muy probada con baterías de litio, pero estoy seguro que pronto también será habitual utilizar pilas de combustible de hidrógeno, o que convivan ambas en la misma instalación.

El almacenamiento distribuido detrás del contador, instalado junto al autoconsumo renovable, a la carga del vehículo eléctrico y los sistemas de climatización, gestionado con aplicaciones inteligentes, ya es actualmente el recurso energético distribuido más eficiente y el mejor activo de la red. Esta nueva red distribuida, basada en una red de microgrids, podrá proporcionar los mismos servicios que hasta ahora prestaban las centrales de generación basadas en combustibles fósiles, pero a un coste mucho menor. Es decir, gracias a la inteligencia artificial que aportan las microgrids y los servicios que proporcionarán los agregadores, la demanda estará preparada para adaptarse en cada momento a la generación disponible. Al revés de cómo funciona el mercado energético actualmente, en el que esta flexibilidad instantánea la aportan las centrales de generación convencionales.

¿De qué recursos dispone un Edificio para activar su Flexibilidad?

Los dispositivos y procesos que consumen electricidad dentro de un edificio, como bombas de calor, electrodomésticos, vehículos eléctricos, sistemas de climatización (HVAC) y procesos de producción industrial, pueden ofrecer flexibilidad al variar sus perfiles de carga. Esto se conoce como respuesta a la demanda.

La recarga de un vehículo eléctrico, por ejemplo, podría comenzar, porque un frente de viento se acerca antes de lo esperado. El perfil de carga se anticiparía en el tiempo gracias a unas señales de precio que recibe el prosumidor de parte de su agregador independiente, y todo ello de forma automatizada y generando beneficios para ese prosumidor. Alternativamente, el proceso de carga del mismo coche podría ralentizarse o posponerse en caso de congestión de la red durante las horas punta de consumo.

La parte de “oferta activa” también incluye las unidades de almacenamiento local, que garantizan demanda adicional durante su carga, y capacidad de generación adicional durante su proceso de descarga.

Entre la oferta de recursos energéticos activos para gestionar flexibilidad como “respuesta a la demanda” potencialmente existentes en un edificio, podemos mencionar el almacenamiento de energía on-site (incluido el de los VE), las fuentes de energía renovable, los generadores convencionales, y las cargas flexibles (cargas controladas termostáticamente; aquellas capaces de modificar su patrón de consumo, como algunos electrodomésticos o procesos industriales; o las cargas genéricas capaces de reducir su consumo, como algunos sistemas de iluminación).

 ¿Qué recursos flexibles serán los más competitivos?

Los edificios, tanto del sector residencial como del sector servicios, concentran el 62,9% de la demanda eléctrica actual en España. Así que serán una pieza clave para poder desplegar servicios de flexibilidad de forma agregada y masiva.

Los vehículos eléctricos son una de las cargas gestionables de un edificio más claras y con mayor potencial. La importancia de la movilidad eléctrica en esa futura flexibilidad del sistema podemos concretarla en dos cifras muy llamativas:

  • Se estima que los propietarios de edificios deberán prepararse para aumentar el consumo eléctrico de los mismos en hasta un 45% de su consumo actual. Una cifra nada despreciable.
  • Sabiendo además que ya se pueden adquirir turismos eléctricos con baterías que pueden almacenar hasta 80 y 100 kWh, y que la Red Eléctrica Española (REE) sitúa el consumo medio diario de un hogar español en 9 kWh; podríamos decir que cualquiera de estos vehículos eléctricos (con tecnología V2H ó V2X), ya estaría en condiciones de poder satisfacer las necesidades eléctricas de un hogar medio español durante unos 10 días.

Del resto del listado detallado anteriormente, también podrían ser buenos candidatos para el mix de “Demanda Activa” (cargas donde tengamos capacidad de reducir, posponer o interrumpir la carga), aquellos sistemas provistos de mucha inercia térmica. Estas cargas incluyen: sistemas de climatización (aire acondicionado, suelo radiante u otra forma de calefacción de espacios), así como los de calentamiento de agua (como termos y acumuladores de agua eléctricos, etc.). Por detallar algunos datos del potencial asociado a la inercia térmica, la calefacción supone el 41,5% del gasto energético de una vivienda en España y el ACS el 18,8%. Aunque muchos sistemas siguen utilizando gas u otros combustibles fósiles, muchos de ellos se electrificarán, por lo que el potencial en esta área es aún enorme. La suma de calefacción, ACS y aire acondicionado con sistema eléctrico, suponen hoy el 17% del consumo eléctrico residencial en España.

Dentro del grupo de electrodomésticos, los dispositivos donde a priori parece que se podrá aplicar mejor la variación o interrupción de su carga -sin afectar demasiado la comodidad, el confort y el comportamiento de los usuarios-, son las lavadoras, secadoras y lavavajillas, que según el informe de IDAE para consumos energéticos del sector residencial 2020 representaron el 21% del consumo de un hogar. Así que hay recorrido para que todos estos electrodomésticos se vuelvan aún más “inteligentes” dentro del hogar hiperconectado

¿Cómo están promoviendo los organismos públicos esta transición?

Tres de los conocidos ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible) de la ONU (el 7, 11 y 13) están directamente relacionados con estas acciones y sus derivadas, e indirectamente en muchos otros.

En España, además de los planes estratégicos ya conocidos (PNIEC, ELP, y Estrategia de Almacenamiento Energético), el “Componente 8” del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, titulado “Infraestructuras eléctricas, promoción de redes inteligentes y despliegue de la flexibilidad y el almacenamiento”, promueve las acciones necesarias para esta transición, con una inversión prevista de más de 1.300 M€.

A nivel normativo, para la operación real y poder monetizar esta flexibilidad en el mercado a través de agregadores Independientes, sólo resta el desarrollo del marco normativo, según se contempla en la disposición final undécima de la Ley 7/2021, de 21 de mayo, de cambio climático y transición energética. En estos momentos, la fecha prevista de implantación es el primer trimestre de 2024, según la última hoja de ruta para la implantación del Reglamento (UE) de Balance Eléctrico en el sistema eléctrico peninsular español, que en su última actualización -publicada el 20 de Septiembre de 2022-, ha aplicado un retraso de casi un año respecto a la fecha anteriormente publicada.

Una prueba real de que esta flexibilidad ya se necesita para equilibrar el sistema, es la subasta urgente que se aprobó este pasado Septiembre en Decreto Ley llamada nuevo “servicio de respuesta activa de la demanda”; heredero en buena manera del antiguo sistema de interrumpibilidad ya que aún sigue limitando los participantes a comercializadoras y consumidores directos mayores de 1 MW.

En la subasta celebrada el pasado 20 de Octubre se adjudicaron solo 497 MW de potencia entre 16 participantes, de los 2.700 MW que pretendía colocar Red Eléctrica, lo que da en parte idea del escaso éxito de la colocación y quizás de la urgencia para abrir el mercado a nuevos agregadores independientes que democraticen la flexibilidad al resto de consumidores, tal y como aboga la Unión Europea.

La Energía considerada como Activo

Resumiendo, los edificios flexumidores deberán:

  • Controlar y segmentar cada vez más sus consumos eléctricos (aumentando en su propia eficiencia).
  • Ser capaces de reducir sus consumos de la red (maximizando el autoconsumo y gestionando almacenamiento de forma inteligente y automatizada), reduciendo así el importe de sus facturas eléctricas, además de su huella de carbono.
  • Generar nuevos ingresos gracias a su flexibilidad.

Es decir, los edificios practicarán la gestión activa e integrada de todos sus recursos energéticos por competitividad económica, por conciencia climática y por necesidad operativa de la red.

Desterremos cuanto antes el concepto de la energía como coste: la energía es un activo de los edificios y la forma más optimizada de gestionarla es mediante la inteligencia que nos aportan las microgrids.


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