Las islas son lugares en los que la electricidad se produce y se consume de manera diferente, con particularidades para la modernización del sector eléctrico, cuyas comunidades locales pueden participar más fácilmente en la prueba de soluciones destinadas a resolver los retos de la transición energética. En este entorno ha trabajado el proyecto Smart Islands Energy System (SMILE), financiado por la Unión Europea, que ha probado varias combinaciones de nuevas tecnologías para la aplicación de redes eléctricas inteligentes en beneficio de las comunidades insulares.
El objetivo principal del proyecto es crear nuevas tecnologías de smart grids, listas para el mercado, que se puedan implementar en cualquier parte del mundo. El abanico de tecnologías propuesto por SMILE es muy variado. Abarca desde novedosas baterías térmicas, sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés), electricidad y calor, integración inteligente de los usuarios de la red del sector del transporte (tanto vehículos eléctricos como barcos eléctricos), un sistema de gestión de la energía, un método de agregación para la gestión de la demanda y algoritmos predictivos.
Al probar las diferentes combinaciones, el proyecto SMILE espera disminuir la dependencia de las islas de los combustibles fósiles, además de reducir los costes de producción de electricidad. “SMILE propone un conjunto de soluciones tecnológicas y no tecnológicas adaptadas a las circunstancias locales. Hemos desarrollado diferentes tecnologías junto con un marco de automatización y control multidisciplinar, modular e integrado. Estas soluciones deben mejorar la agilidad y la competitividad de la distribución de una red eléctrica basada en energías renovables y sistemas de almacenamiento, mediante la combinación de datos reales en tiempo real con las predicciones”, explica Giannicola Loriga, coordinador del proyecto, jefe de colaboración de I+D Corporativa y Estrategia de Desarrollo en RINA.
El proyecto SMILE se inició en mayo de 2017 y tiene prevista su finalización en octubre de 2021. Participan 19 socios de varios países europeos (Dinamarca, Grecia, Países Bajos, Portugal y Reino Unido), coordinados por RINA Consulting Spa (Italia). El proyecto está financiado por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea con un importe de 12.106.046 euros. El importe total de SMILE asciende a 14.092.983 euros.
Demostración de nuevas tecnologías de smart grids en tres islas
Los socios del proyecto SMILE seleccionaron tres islas para implementar sus demostradores: Madeira en Portugal, Samsø en Dinamarca y Orkney en el Reino Unido. Las dos últimas fueron ganadoras en 2020 de los premios de la Comisión Europea RESponsible Island Prize, Samsø con el segundo premio y Orkney con el tercero.
Aunque el conjunto de los estudios de caso se localiza en ubicaciones insulares, no todos representan islas de energía total. Tanto Orkney como Samsø están conectadas a la red eléctrica continental, por lo que también pueden ser representativas de las redes eléctricas inteligentes ubicadas en el continente. Madeira es el único caso de isla de energía completa. Así, cada sitio piloto representa un desafío energético que es común a varios lugares de Europa, tanto en territorios insulares como continentales.
Además, aunque las tres islas comparten características topográficas parecidas y un compromiso común con las fuentes de energías renovables, están sujetas a diferentes políticas, reglamentos y mercados energéticos. Los tres pilotos han probado diferentes combinaciones de soluciones tecnológicas de acuerdo con las especificidades y condiciones locales y la infraestructura existente. Todo ello presentaba una oportunidad para poner a prueba diferentes soluciones y garantizar la replicabilidad en otros lugares.
Red eléctrica totalmente inteligente en Orkney
En el archipiélago de Orkney, conocido como Islas Orcadas y con una población de aproximadamente 20.000 habitantes frente a la costa norte de Escocia, generan más del 100% de la demanda de electricidad mediante energías renovables y cuentan con una red inteligente operativa. A pesar de los altos niveles de generación renovable, muchos hogares se calientan con petróleo o combustible sólido.
Con el proyecto SMILE se pretendía transformar un sistema de red eléctrica semiinteligente (que gestionaba solo la generación de electricidad) en un sistema totalmente inteligente capaz de gestionar tanto la producción como la demanda. Se completó la instalación de cargas controlables (instalaciones de calefacción doméstica y recarga inteligente de vehículos eléctricos) y, en la actualidad, su validación está en curso.
El objetivo del piloto es abordar los desafíos energéticos existentes mediante la integración de un nuevo sistema de gestión del lado de la demanda con la red de generación inteligente existente. Esto proporcionará control inteligente y agregación de sistemas de calefacción eléctrica en hogares, negocios y edificios municipales, así como puntos de carga de vehículos eléctricos y electrolizadores de hidrógeno.
Sistema BESS en el puerto deportivo de Ballen en Samsø
En Samsø, una pequeña isla ubicada al este de la península de Jutlandia con una población de 3.724 residentes, la base del demostrador piloto del proyecto es un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) instalado en el puerto deportivo de Ballen, así como un sistema de gestión de la demanda.
Las fluctuaciones en la demanda de electricidad de los yates amarrados y del turismo, asociados a los picos en verano cuando los turistas y los barcos llegan al puerto deportivo, hacían necesaria la implantación de soluciones SMILE a medida. Se ha instalado una bomba de calor que cubre el 100% de la demanda de la oficina de la capitanía del puerto, una planta fotovoltaica y un sistema inteligente de control de la energía.
Según las mediciones de rendimiento de SMILE, durante un período de siete meses, entre abril y octubre de 2020, los paneles fotovoltaicos abastecieron el 47% de la demanda de energía en el puerto deportivo de Ballen.
Además, en el marco de SMILE, el puerto ha demostrado un enfoque alternativo para responder a la demanda, en el que las soluciones técnicas realizan la respuesta a la demanda en segundo plano. Por ejemplo, un controlador inteligente puede cargar o descargar la batería sin que los usuarios cambien su comportamiento. Y, del mismo modo, el controlador puede apagar bombas de calor sin causar inconvenientes. De esta forma, la tecnología se adapta a las necesidades de los usuarios.
Cabe destacar que Samsø ganó un concurso gubernamental para convertirse en una comunidad modelo de energía renovable. Como resultado, el 100% de su electricidad proviene de energía eólica y biomasa en tierra y en alta mar. La isla a menudo exporta electricidad renovable al continente, aunque existen varios cuellos de botella que presentan oportunidades para una mejor gestión de la energía generada localmente. También destaca el objetivo de hacer de Samsø una isla libre de combustibles fósiles para 2030, lo que se ha convertido en parte de un nuevo proyecto danés.
Madeira, una isla de energía total
Por último, en Madeira, de 270.000 habitantes, el equipo de SMILE aplicó cinco pilotos diferentes en la única isla de energía total del proyecto. Dos de ellos están relacionados con el aumento del autoconsumo de la producción de energías renovables mediante la introducción de sistemas de almacenamiento y gestión de la demanda, tanto a nivel residencial como comercial; otros dos con la recarga inteligente de vehículos eléctricos, y el último con el control de la tensión y la frecuencia.
Madeira es una isla de energía total, no está conectada eléctricamente a ninguna otra masa continental, y toda la energía consumida en la isla debe generarse en ella. Este sistema puede ser difícil de equilibrar para el DSO local, un problema cada vez más prominente a medida que aumenta la cantidad de generación de energía solar en la isla.
La implementación de mecanismos de control de frecuencia y equilibrio de la red eléctrica, junto con otras soluciones para facilitar la integración de energías renovables, reducirá las tensiones actuales en la red y mejorará su confiabilidad y resistencia. Tras finalizar las instalaciones para cada piloto del proyecto SMILE en la isla, el último año se dedica a la validación de las soluciones.
Evaluación final de las soluciones tecnológicas
En la actualidad, tras el éxito de los pilotos en las tres islas, el equipo de SMILE se centra en la evaluación final de sus soluciones tecnológicas desarrolladas en condiciones reales. Una vez que se termine con la validación, la puerta estará abierta para la ampliación de las soluciones SMILE a sistemas energéticos de mayor escala. El objetivo principal es que las tecnologías de redes inteligentes desarrolladas se puedan implementar en cualquier parte del mundo.
El próximo 8 de julio, el proyecto europeo SMILE llevará a cabo un taller online y un evento de emparejamiento. Los participantes podrán conocer las diferentes tecnologías de redes eléctricas inteligentes demostradas en Samsø, Madeira y Orkney, y las mejores prácticas. El objetivo del emparejamiento es crear nuevas oportunidades comerciales y contactos entre los desarrolladores de la tecnología SMILE y de las islas piloto, con otras empresas, islas europeas o gobiernos locales con la intención de crear un sistema inteligente similar en su región. El registro para participar en el evento online estará abierto hasta el 5 de julio.