a
a
HomeTecnologiaTransició energètica i flexibilitat – Visions tecnològiques d’en Ramon Gallart

Transició energètica i flexibilitat – Visions tecnològiques d’en Ramon Gallart

Abans de que l’energia solar i eòlica s’implantessin àmpliament per tot el món, els sistemes elèctrics es dissenyaven amb atributs de flexibilitat que els permetia equilibrar la demanda variable i gestionar -la, amb la incertesa relacionada amb les pèrdues inesperades de les plantes de generació del sistemes elèctrics convencionals. 

Els actius  de generació s’han utilitzat tradicionalment com la principal font de flexibilitat. Tradicionalment s’han usat generadors tèrmics com per exemple: les turbines de gas de cicle combinat, també energies renovables flexibles, com l’energia hidroelèctrica, i l’emmagatzematge d’energia hidroelèctric per bombament el qual,  permet equilibrar les fluctuacions de la demanda i proporcionar reserves operatives. 

En els últims anys, l’impacte de la variabilitat solar i eòlica ha començat a fer-se sentir en els sistemes elèctrics. Fins i tot abans d’això,  les potencials repercussions de la integració de fonts renovables intermitents en les operacions del sistema elèctric, s’havia convertit en un tema important de recerca a nivell global. Des de llavors, s’han implementat amb èxit, solucions de diversa complexitat, escala, nivell d’efectivitat i cost, i també, han facilitat la integració d’altes participacions de renovables en grans sistemes interconnectats. 

Moltes de les anteriors solucions, no requereixen inversió i es poden utilitzar per desbloquejar la flexibilitat existent en el sector elèctric com una primera acció per superar els problemes de flexibilitat. Per seguir avançant i assolir els objectius de la transició energètica, s’ha de desbloquejar completament el potencial de flexibilitat del sistema elèctric, sent cada vegada més importants la flexibilitat de la demanda i l’acoblament sectorial. 

En el cas de la demanda d’electricitat, l’enfocament tradicional  aplicat durant els darrers cent anys, s’ha fonamentat en una demanda inflexible, de bona predicibilitat i incertesa limitada a uns quants punts percentuals i està coberta per les reserves operatives proporcionades per generadors tèrmics o hidràulics.  

Tot i que el paper de la gestió de la demanda en forma de càrregues interrumpibles s’ha reconegut com una mesura assequible i efectiva de mitigació, hi ha un gran potencial en la demanda, com podria ser, el de vincular encara més el sector elèctric a la calefacció i a la refrigeració ja que, avui dia, la refrigeració està principalment electrificada, però la calefacció no. 

L’electrificació del calor a través de l’ús de resistències elèctriques, així com les bombes de calor, també conegut com a conversió de l’electricitat en calor (power-to-heat en anglès), podria proporcionar una flexibilitat significativa en la demanda si es gestiona adequadament. 

A més, podria tenir opcions com a font d’emmagatzematge d’energia per a un sistema elèctric i una esdevenint com una important font  de flexibilitat a la demanda; en aplicacions com podria ser el district heating o també  gràcies als escalfadors d’aigua elèctrics residencials. Altres avantatges de l’electrificació de la calor, podrien ser les reduccions en els costos totals i en les emissions i  també, un augment a la fiabilitat de el sistema elèctric. 

Amb una participació molt alta de font renovables intermitents, la producció de combustibles  lliures de carboni, com l’hidrogen a partir d’electricitat renovable, podria tenir un paper important en el context de la descarbonització del sector elèctric. Per tant, una planificació de la flexibilitat dins d’un entorn dinàmic és un procés continu que és clau per transformar amb èxit el sector elèctric. 

La flexibilitat en el sector elèctric, passa per que un  operador del sistema elèctric pugui equilibrar l’oferta i la demanda d’electricitat en temps real ja que és crucial per al funcionament fiable del sistema, perquè  fins i tot un petit desajust pot pertorbar la freqüència del sistema elèctric i acabar afectant la fiabilitat de l’explotació.  

Si es pensa en una definició més complet en que afecta l’economia,  la flexibilitat va ser definida per l’IEA en el 2018  ‘…com la capacitat d’un sistema elèctric per administrar de manera fiable i rendible la variabilitat i la incertesa de la demanda i també, l’oferta en totes les escales de temps rellevants...’ 

La forma de la demanda  elèctrica depèn d’una combinació d’aspectes climàtics i socioeconòmics, el nivell d’industrialització, la consciència social sobre la cultura cap als millors usos de l’energia, i el producte interior brut. A més, els operadors elèctrics, han definit i adquirit serveis complementaris per enfrontar la incertesa relacionada amb la pèrdua inesperada d’un generador o una càrrega i també, els desajustos en temps real a causa d’errors en els pronòstics de la demanda.  Fins avui en dia, la majoria dels sistemes elèctrics, la principal font d’incertesa és la pèrdua d’un o més alimentadors com poden ser els generadors o les línies de transport. Assenyalar que els sistemes elèctrics convencionals, generalment incorporen una combinació de menor cost d’actius de generació controlables amb característiques tecno-econòmiques adequades per equilibrar la demanda variable en tot moment. 

Planificar per a la flexibilitat, requereix tenir en compte totes les fonts possibles. La flexibilitat  està relacionada estretament amb l’estructura física del sistema, és a dir, és una combinació de tecnologies que determinen la capacitat de l’oferta per fer front als canvis ràpids de les càrregues,  la capacitat de la demanda per seguir els canvis ràpids en el subministrament, la capacitat de l’emmagatzematge d’energia per equilibrar els desajustos entre l’oferta i demanda en totes les escales de temps i una adequada infraestructura de xarxa  per permetre que l’oferta de menor cost abasti la demanda en tot moment i a qualsevol lloc del sistema elèctric. 

Els beneficis de la flexibilitat varien segons els actors involucrats. Des de la perspectiva d’un generador, la flexibilitat s’està convertint en una font d’ingressos vital en entorns no regulats.   

Durant  els darrers anys, ha augmentat l’interès en l’emmagatzematge d’electricitat. Tradicionalment, la major part d’aquest emmagatzematge ha estat per bombament hidràulic, i aquest segueix vigent avui en dia. 

També és important comentar els avenços en la tecnologia de l’emmagatzematge i les reduccions en els costos utilitzant les bateries de ió-Li, en particular, el  desenvolupament de mercats energètics i els mercats de serveis complementaris, els reptes en la construcció de noves infraestructures de transport i distribució, el paper facilitador que pot exercir l’emmagatzematge  per l’energia solar i eòlica en el context off-shore i la necessitat de solucions per integrar les grans quantitats de fonts renovables intermitents previstes en els sistemes elèctrics. 

Els sistemes d’emmagatzematge d’electricitat, principalment, s’han utilitzat per desplaçar la programació del subministrament d’electricitat a l’emmagatzemar electricitat quan el seu valor és el més baix i descarregar aquesta electricitat, quan el valor és el més alt. Aquest fet, prevé evitar que funcionin generadors més cars i facilita reduir el cost total de generació. Quan s’associa amb la generació renovable intermitent, l’emmagatzematge es pot utilitzar per facilitar grans participacions d’aquestes fonts i mitigar així, els impactes d’aquestes fonts renovables en les operacions de la xarxa. 

Els impactes de les energies renovables variables, es caracteritzen per unes escales que varien en el temps i van des de variacions de segons  (per exemple, quan un núvol passa sobre una planta fotovoltaica) fins a anys (per les implicacions en el temps d’espera de construcció de les noves línies de transport). 

Per tant, per ser eficaç en una aplicació específica, una tecnologia d’emmagatzematge ha de tenir les característiques tècniques adequades, és a dir, temps de resposta, capacitat de potència i energia. 

En definitiva, la flexibilitat d’un sistema elèctric depèn en gran mesura de com s’hagi desenvolupat el sistema elèctric al llarg de el temps en funció dels recursos i les polítiques. Certes tecnologies de generació són inherentment més flexibles que altres; sense això, les tecnologies més antigues i menys flexibles es poden millorar mitjançant modernitzacions. 

També, una infraestructura de xarxa ben desenvolupada permet que el sistema accedeixi a la flexibilitat existent, mentre que les xarxes restringides i congestionades són, de fet, una font de inflexibilitat. 

La demanda té un potencial significatiu per contribuir a la flexibilitat del sistema elèctric, des de la resposta ràpida a una escassetat de subministrament, fins al seguiment dels senyals de preus per canviar el perfil de la demanda. 

L’emmagatzematge d’electricitat té un paper clau que cal desenvolupar i així permetre equilibrar la demanda i l’oferta en tot moment, com l’essència de la flexibilitat. 

Written by

Enginyer de sistemes de telecomunicacions, amb experiència professional de més de 30 anys treballant en el sector energètic com enginyer de control i telecomunicacions orientades en l’automatització de subestacions i de minicentrals hidroelèctriques, desplegament de la tecnologia de telegestió basada en comptadors intel·ligents amb tecnologia PRIME essent l’autor del disseny i el seu desenvolupament de les infraestructures tecnològiques per les xarxes intel·ligents. Actualment liderant un departament d’innovació en un DSO Català.

No comments

leave a comment

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.