El proyecto europeo Connect (componentes, módulos y dispositivos inteligentes innovadores para una red inteligente verdaderamente conectada, eficiente y segura) ha demostrado nuevas soluciones en materia de redes eléctricas inteligentes. En concreto, ha logrado una reducción significativa de la demanda máxima al integrar la energía fotovoltaica y el almacenamiento de baterías para reducir la dependencia de las fuentes de energía primaria, reduciendo así la huella de CO2.
La gestión de energía inteligente de Connect logró reducir la demanda de energía, especialmente en los períodos de máxima demanda. Las estrategias desarrolladas incluyeron una programación eficaz de la carga, el uso inteligente del almacenamiento de energía y la utilización eficiente de las fuentes de energía renovable que se ajustan a la oferta y la demanda. Además, según los responsables del proyecto, la infraestructura de comunicaciones Connect permite el más alto nivel de seguridad de las comunicaciones (de extremo a extremo) y, al mismo tiempo, la interoperabilidad de datos a velocidades altas y escalables.
Pruebas piloto
Los cuatro casos de uso del proyecto Connect se han desarrollado en España, Países Bajos Alemania e Italia, enfocados en el control de la demanda de suministro con gran cantidad de recursos de energía distribuida, el flujo de energía controlable, una microrred como energía local inteligente y la comunicación de gran ancho de banda para la gestión energética innovadora. Los diferentes convertidores de potencia bidireccionales alcanzaron eficiencias de hasta el 98,5%.
El piloto español se desarrolló en un grupo de edificios en Poblenou, en la ciudad de Barcelona, para la monitorización del control de la demanda de energía. La monitorización se llevó a cabo en dos edificios residenciales, dos escuelas, un centro cívico y un edificio de oficinas con diferentes perfiles de consumo de energía a lo largo de las estaciones: en día laborable y en fin de semana en verano, así como en invierno.
La reducción de la demanda osciló entre el 32% y el 71%, mientras que en las horas pico se mantuvo entre el 34% y el 46%. La reducción elevada se alcanzó durante los días de verano, ya que la energía generada a partir de la energía fotovoltaica era máxima.
El objetivo principal de la prueba piloto en España era investigar el potencial del intercambio de energía como una herramienta óptima para comunidades con el fin de lograr una reducción significativa de la dependencia energética de los edificios de la red de distribución principal, así como de la huella de carbono de los edificios. Esto puede lograrse dirigiendo la energía de edificios con excedente de energía a edificios con déficit energético, en lugar de volver a venderse a la red principal.
El objetivo era demostrar la idea de cooperación de los diferentes tipos de edificios que son capaces de intercambiar energía generada por paneles solares o almacenada en sistemas de almacenamiento de energía. Esto se logra gracias al intercambio inteligente de energía entre edificios durante diferentes períodos de tiempo, en función de sus perfiles de consumo de energía. Por ejemplo, durante las horas de trabajo los edificios de oficinas requieren más energía que los edificios residenciales; en este caso el exceso de energía del edificio residencial se ofrece al edificio de oficinas.
El resultado clave ha sido la reducción de la potencia en horas pico de demanda, a la vez que la minimización de costos y la provisión de autosuficiencia energética, principalmente a través de la cooperación de los consumidores.
Flujo de energía controlable
Por otro lado, en Transferium en ‘s Hertogenbosch, Holanda, el proyecto Connect demostró un flujo de energía controlable en un ‘park and ride’, donde los usuarios dejan sus automóviles y continúan su viaje en transporte público o en bicicleta. El proyecto piloto se centró en la optimización y la estabilización de la red eléctrica en una infraestructura de microrred para la recarga de vehículos eléctricos.
La reducción de la potencia máxima mediante la programación de la carga se demostró mediante la interacción cooperativa de los subsistemas fotovoltaicos, sistema de baterías, recarga rápida para autobuses y cargadores lentos para automóviles.
Las mediciones mostraron que el sistema general puede reducir la potencia activa extraída de la red principal (en concreto por el nuevo cargador de bus de alta potencia rápido de 100-300 kW) durante los intervalos de carga. De esta manera, se ha demostrado que el punto de ajuste de la batería, que se puede optimizar para diferentes tipos de servicios de la red, es eficaz para seguir las demandas del cargador y su efecto en la conexión a la red eléctrica. “Nuestros datos sugieren que es factible lograr al menos un 50% de reducción de energía si se agregan convertidores de batería estacionarios combinados con fotovoltaica para complementar la microrred”, explica Holger Schmidt, coordinador del proyecto Connect.
Microrred e infraestructura de comunicación
El tercer caso de uso de Connect se centra en la microrred de CC de tamaño pequeño / mediano en un emplazamiento industrial con un estacionamiento equipado con estaciones de carga de vehículos eléctricos bidireccionales. La prueba de concepto a escala de demostración implementó la plataforma de middleware basada en SIB que integra métodos de previsión basados en predicción del horizonte móvil y algoritmos estocásticos.
Por otro lado, para aprovechar al máximo las ventajas de las tecnologías, es necesario mejorar la capacidad de transmisión de datos de la infraestructura de comunicación de la smart grid. El caso de uso 4 del proyecto se centró en mostrar la detección y capacidades de comunicación desarrolladas bajo el marco de Connect, junto con las tecnologías de seguridad, para demostrar y validar la infraestructura de comunicación de una red eléctrica verdaderamente inteligente.
Futuro del proyecto Connect
Con un presupuesto global de 17.351.806 euros, de los que 5.146.307 euros han sido financiados por la Unión Europea con el programa de investigación e innovación Horizonte 2020, el proyecto ha sido coordinado por el socio alemán Infineon Technologies AG. En el consorcio han participado otros cinco socios alemanes, dos socios de Eslovaquia, otros cuatro de Países Bajos, cinco de Italia y tres de España. La participación española ha estado representada por el Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Cataluña (CTTC), Iquadrat Informática SL y el Centro Tecnológico Leitat.
Tras su finalización en enero de 2021, los responsables del proyecto aseguran que Connect tiene todo un futuro por delante. Los socios aprovecharán los resultados obtenidos a nivel de componentes y subsistemas, entre otras maneras, integrando los resultados obtenidos para la mejora de productos o la producción de otros nuevos.
Además, en base a los resultados de Connect, el consorcio ha desarrollado la propuesta de seguimiento Progressus, proyecto también financiado por los fondos de Horizonte 2020, que comenzó en abril de 2020 y tendrá una duración de tres años.
La iniciativa tiene como objetivo alcanzar una red eléctrica inteligente de próxima generación, demostrada por el ejemplo de aplicación de una infraestructura de recarga inteligente que se integra en los conceptos actuales de arquitectura de las smart grids. Para ello, investigará nuevos convertidores eficientes de alta potencia que admitan el flujo de potencia bidireccional, así como nuevas estrategias de gestión de microrredes de CC, nuevos tipos de sensores, tecnologías de comunicación de alto ancho de banda y medidas de seguridad económicas basadas en módulos de seguridad de hardware y tecnología blockchain para proteger las comunicaciones y los servicios.