Flexibilidad energética: cómo adaptar la producción de energía de un sistema en función de los periodos de mayor o menor demanda

El aumento de los costes de la energía y los retos ambientales han obligado a las industrias a optimizar su consumo de energía, a veces incluso autoproduciendo la energía necesaria para ser autónomas. ¿Cómo adaptar la producción de electricidad en función de la demanda? Aquí algunas respuestas.

Los principales ámbitos de consumo de electricidad en la industria son la calefacción y la iluminación. Para reducir el consumo, las industrias están implementando estrategias de optimización y recuperación. Pero, para optimizar la producción de electricidad, primero es necesario supervisarla y analizarla.

El método para medir la electricidad consiste en calcular el consumo eléctrico: los medidores determinan y almacenan datos sobre la cantidad de electricidad que utiliza un centro en un momento dado. Esta supervisión puede automatizarse conectando el medidor a una unidad de medición. La medición de electricidad permite obtener varios datos:

• Historial de consumo por periodo.
• Consumo del equipo.
• Tendencias estacionales.

Los analistas expertos utilizan estos datos con un software específico para crear patrones de consumo y tendencias estacionales.

El análisis del consumo es el primer paso del proceso de optimización de la energía. Esta misión puede encomendarse a un gestor de energía, cuya función es identificar posibles vías de ahorro energético y proponer ajustes. Por ejemplo, puede recomendar mejorar el dimensionamiento de los sistemas o revisar las instrucciones de la calefacción o el almacenamiento en cámaras frigoríficas.

La flexibilidad eléctrica hace referencia a la capacidad del sistema de electricidad para adaptarse y responder dinámicamente a las variaciones de la demanda, la oferta y las condiciones ambientales. Este concepto es especialmente importante en una época en que la transición a fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, está modificando radicalmente el panorama energético.

Se trata de cambiar el funcionamiento de uno o varios componentes del equipo según la carga del sistema energético, reducir así el consumo y, en consecuencia, obtener una ventaja económica.

Componentes fundamentales de la flexibilidad eléctrica son las tecnologías de almacenamiento, es decir, los sistemas de acumulación de energía, como las baterías de iones de litio: cuando es necesario, permiten almacenar el exceso de energía para asegurar su continua disponibilidad.

Además, esta estrategia exige una gestión más inteligente y sofisticada de la red eléctrica mediante sistemas avanzados de control y tecnologías de supervisión en tiempo real, que permiten adaptar rápidamente la producción y la distribución de energía a condiciones cambiantes.

Algunas energías renovables, como la solar y la eólica, tienen la particularidad de producirse de forma intermitente. Pero la cuota de estas fuentes de energía es cada vez mayor y, por lo tanto, es preciso desarrollar y optimizar soluciones de almacenamiento de electricidad.

Actualmente, hay tres soluciones principales de almacenamiento de energía:

• Almacenamiento mecánico, como presas hidroeléctricas, estaciones de transferencia de energía por bombeo (STEP) o almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES).
• Almacenamiento electroquímico en celdas, baterías o condensadores, así como hidrógeno.
• Almacenamiento térmico, como depósitos de agua caliente.

Las instalaciones de almacenamiento proporcionan varios servicios entre la producción, el transporte, la distribución o el consumo de electricidad: las estaciones STEP y las presas hidroeléctricas también son las más competitivas económicamente. Igualmente, las soluciones de almacenamiento como el hidrógeno, el aire comprimido o el almacenamiento térmico se están desarrollando con rapidez.

Las energías renovables proceden de fuentes que se renuevan de forma natural a tal velocidad que se consideran inagotables en la escala cronológica humana. Se clasifican en 5 familias básicas de energía: eólica, solar, biomasa (madera, residuos, etc.), hidroeléctrica y geotérmica.

El mayor reto para las renovables intermitentes (eólica y solar) radica en almacenar a gran escala la energía producida para compensar la producción que no puede regularse según la demanda. En este caso, es necesario crear redes inteligentes que garanticen una producción de electricidad estable.

La automatización desempeña un papel decisivo para controlar la producción de electricidad. En primer lugar, permite optimizar los procesos productivos, adaptando la producción a la demanda en tiempo real: de este modo, el fabricante evita la sobreproducción o infraproducción y las consiguientes pérdidas de energía.

También permite gestionar de forma inteligente la calefacción y la iluminación, es decir, los ámbitos de mayor consumo. La automatización activa el encendido/apagado según unos parámetros predefinidos, como presencia de empleados, horarios específicos y condiciones meteorológicas. El uso de sensores inteligentes también ofrece una gran oportunidad en cuanto al mantenimiento: la supervisión en tiempo real permite identificar de inmediato fugas, fallos o averías, agilizar las intervenciones y abaratarlas.

Por último, la automatización facilita la gestión de los recursos energéticos: gracias a algoritmos y modelos de consumo, el software puede predecir la demanda energética y adaptar la producción en consecuencia. También puede controlar el almacenamiento del exceso de energía producida para su uso posterior.

La red eléctrica inteligente se está desarrollando con rapidez gracias al Internet de las cosas (IoT). Su objetivo es racionalizar las interacciones entre edificios y redes de energía, ya sea para optimizar el suministro según los periodos de consumo o para gestionar la intermitencia de las energías renovables.

El funcionamiento de una red eléctrica inteligente se basa en un componente concreto: la tarjeta SIM M2M (o multioperador), que permite la supervisión y el control remotos de equipos tales como transformadores o tendidos eléctricos. Los sensores de la red inteligente abordan tanto los retos económicos como los ambientales, porque funcionan controlando (y, por lo tanto, reduciendo) el consumo energético industrial.

Constantemente se desarrollan tecnologías para optimizar la producción energética y reducir el impacto económico y ambiental (Smart Energy). La aplicación del IoT y la inteligencia artificial mejorará particularmente el control y la supervisión de los equipos de generación eléctrica. De este modo, será más fácil identificar y corregir fallos, evitando pérdidas significativas.

Las innovaciones que están surgiendo en el sector de las renovables son diferentes:

• Paneles solares fabricados con residuos alimentarios.
• Turbinas eólicas sin palas que funcionan por oscilación y vibración.
• Baterías de litio-vidrio, cuya capacidad aumenta con el tiempo y que tienen el doble de densidad que las de iones de litio.
• Aviones que utilizan la energía residual y que están propulsados por residuos o combustibles de madera.
• Nanotubos de carbono que permiten generar corriente eléctrica al reaccionar con el entorno.
• Diodos bioluminiscentes para la iluminación de espacios públicos.

Se están desarrollando otras tecnologías de energía inteligente, entre ellas la que utiliza torio como alternativa ecológica al uranio en la energía nuclear. La energía con pilas de combustible de hidrógeno bajas en carbono es una de las vías más importantes hacia la movilidad limpia, pero aún no se ha desarrollado su producción en masa a partir de energías renovables.

Como puede verse, ajustar la producción energética por periodos es una forma de ahorrar dinero y reducir el consumo de electricidad, pero no es la única solución. Sean cuales sean las estrategias adoptadas, la Smart Energy está en pleno auge y emplea tecnologías avanzadas para producir, almacenar y distribuir energía de forma limpia, eficaz y económica.