Con el objetivo de reinventar y modernizar el sector energético, el centro de I+D de Siemens en Princeton, Nueva Jersey (EE.UU.), acoge un nuevo entorno avanzado de investigación y demostración de microrredes. Se trata de un living lab para validar las últimas tecnologías y mostrar cómo las microgrids pueden operar de manera flexible en diferentes aplicaciones, como universidades, oficinas y emplazamientos industriales.
El Laboratorio de Investigación y Demostración de Microrredes Avanzadas de Siemens se ha creado para analizar cómo las microrredes, además de ayudar a las empresas y ciudades a adaptarse al cambio climático, pueden acelerar el acceso a la energía, mejorar la seguridad energética y reducir los impactos de la incertidumbre energética en la salud y el medio ambiente.
En este nuevo espacio, lanzado el pasado verano, los investigadores se centran en explorar y demostrar la funcionalidad de la gestión de la red y crear algoritmos para expandir la flexibilidad del sistema y la reducción del CO2 mientras se disminuye el consumo de energía.
Elementos clave de la microrred
La microrred de Princeton integra diferentes tecnologías que pertenecen a la cartera de infraestructura inteligente de la compañía. Incluye energía fotovoltaica, almacenamiento de baterías, infraestructura de energía eléctrica, sistemas de gestión de edificios y sistemas de control de microrredes, lo que permite a los investigadores estudiar cada componente de la microrred y el sistema como una solución integral.
Los paneles solares se convierten en la principal fuente de energía para la instalación, actualmente suministran el 60% de la energía, mientras que el sistema de almacenamiento tiene una capacidad de aproximadamente un megavatio hora. Con el rango de carga normal de entre 400 y 500 kW, las necesidades de energía del edificio pueden depender únicamente de la batería durante un período de entre dos y tres horas. Si el consumo de energía del edificio puede ser reducido a 200 kW, el tiempo de funcionamiento de la batería se puede extender a aproximadamente cinco horas.
Gemelo digital para optimizar el consumo energético
El living lab de Princeton cuenta con un gemelo digital para optimizar el consumo energético del edificio. El gemelo digital, por ejemplo, puede medir el impacto de reemplazar un sistema HVAC o de iluminación, e indica cómo estos cambios influirán en la gestión de la microrred. Aunque no se utiliza normalmente en entornos de microgrids, el gemelo digital sirve como herramienta de investigación para predecir los comportamientos energéticos.
Asimismo, para realizar un seguimiento del estado en tiempo real de toda la microrred, se utilizan paneles de análisis de energía, disponibles tanto para los ocupantes del edificio como para los ingenieros que operan la microgrid. Se pueden comprobar los datos de ahorro de energía y reducciones de CO2 de la microrred, y se indica la dirección en la que fluye la energía (como el exceso de energía solar que se utiliza para cargar las baterías) y la cantidad de energía consumida por los diferentes componentes.
Por otro lado, la microrred también integra la recarga de vehículos eléctricos, se monitorean las cargas y se tienen en cuenta en el modelo de consumo de energía general de la instalación. Y por último, la microgrid de Princeton se compone de tecnologías de terceros. Además de software y hardware de gestión de microrredes de Siemens, se han integrado componentes de terceros con el fin de probar la capacidad de las herramientas para gestionar entornos de tecnología mixta.
Reducción de la huella de CO2 de la instalación de Princeton
El living lab, que ha sido desarrollado utilizando herramientas de diseño de microrredes automatizadas, también permitirá alcanzar una reducción del 50% de la huella de CO2 de la instalación de Princeton.
La microrred será alimentada por energía renovable generada por el sistema fotovoltaico, almacenando el exceso de energía para ser utilizada cuando sea necesario. El equipo también introducirá pruebas para ver cómo se comporta la tecnología en varios escenarios, incluido el aislamiento completo del sistema de la red.
Las cargas y los activos energéticos de la microrred están controlados por controles avanzados, una solución integrada de software y hardware compuesta por un controlador de microrred SICAM de última generación de Siemens, y conmutadores eléctricos y conmutadores de transferencia Russe.
A su vez, la microrred se conecta a la plataforma basada en la nube Siemens MindSphere con tecnologías de análisis de datos y monitoreo del sistema con el apoyo del equipo de MindSphere ubicado en Austin, Texas.
Resiliencia y sostenibilidad
En definitiva, la microrred de Princeton sirve como base para la investigación del papel de la energía en múltiples dimensiones, incluidas la resiliencia y la sostenibilidad, dos pilares importantes de la microgrid.
Según las cifras aportadas por Siemens basadas en la investigación de Guidehouse, los costes generales de las microrredes de nueva generación han disminuido entre un 25 y un 30% desde el año 2014. Como resultado, se espera que el crecimiento se expanda durante los próximos siete años.
El propósito del Living Lab de Siemens es impulsar la innovación para mostrar lo que es posible en el ámbito de las microrredes, e investigar y demostrar cómo diferentes tecnologías se comportan y funcionan conjuntamente en un entorno real dinámico de microrred.
Además, las instalaciones que dan soporte al living lab posibilitan un espacio de cocreación para entidades públicas y privadas (empresas, instituciones, universidades y municipios) que buscan implementar sistemas altamente integrados, soluciones de microrred sostenibles y resilientes que se puede replicar en todo el mundo. Los responsables de Siemens destacan que es un entorno de trabajo y un laboratorio abierto que ayuda a crear conciencia y comprender la importancia de las infraestructuras eléctricas interconectadas.