Mónica Aguado

Directora dpto. de Integración en Red de Energías Renovables de CENER

Mónica Aguado

Las microrredes como Herramienta de Gestión de la Energía en Smart Cities

Autores: Mónica Aguado, Gabriel García y David Rivas
Departamento de Integración en Red de Energías Renovables de CENER (Centro Nacional de Energías Renovables)

ANTECEDENTES
Teniendo en cuenta las previsiones del paulatino crecimiento del modo de vida urbano, las ciudades del siglo XXI deben jugar un papel protagonista en la lucha contra el cambio climático, ya que para 2050 se espera que dos tercios de la población mundial viva en ciudades. Naciones Unidas advierte de que el aumento de la población de las ciudades puede convertirse en un auténtico problema, a no ser que se logre mantener la armonía entre los aspectos espacial, social y ambiental de los núcleos urbanos, así como entre sus habitantes.

Esta elevada concentración de la población quizás tendría como consecuencia que el modelo urbano actual pudiera no garantizar ni el suministro a los habitantes ni la preservación de los recursos necesarios. Por este motivo, la ciudad tradicional deberá evolucionar hacia una inteligente, en la que el procesado de información y la automatización de los procesos serán factores claves para garantizar su sostenibilidad.

Se puede definir el concepto Smart City como el de una ciudad en la que se mejora la calidad de vida de sus ciudadanos y la economía local, y que avanza hacia un futuro en el que se reducirán al mínimo las emisiones de CO2. Las principales áreas de actuación identificadas son las siguientes: los edificios, el transporte, la salud, la educación, la gobernanza, los servicios públicos, la administración, la energía y el medioambiente.

La planificación urbana inteligente deberá garantizar la sostenibilidad. Para ello los sistemas de gestión de la información en la Smart City deben permitir una gestión integral de los recursos energéticos e hídricos, comenzando por su generación, pasando por su distribución y almacenamiento, y llegando finalmente al consumidor final. Por lo tanto, no es suficiente con optimizar la generación de energía y agua a partir de unos recursos naturales limitados, sino que se debe optimizar su proceso de suministro y uso en las ciudades.

Tres de los aspectos tecnológicos principales que se consideran en el ámbito de las ciudades inteligentes son: los servicios (recursos y servicios energéticos), el transporte y los edificios. Todo ello soportado por una infraestructura que sirva de base al resto de elementos del sistema.

1. EDIFICIOS INTELIGENTES
Un edificio inteligente, según la definición del Instituto de Edificios Inteligentes (TSBI4), es aquel que proporciona un ambiente de trabajo (o descanso) productivo y eficiente a través de la optimización de sus cuatro elementos básicos: estructura, sistemas, servicios y administración, incluidas las interrelaciones entre ellos. La eficiencia energética y la edificación inteligente están íntimamente relacionadas, ya que ambos conceptos buscan la sostenibilidad y el ahorro.

2. TRANSPORTE INTELIGENTE
Un sistema de transporte inteligente urbano es aquel que logra satisfacer los requisitos de movilidad de los ciudadanos, mejorando su calidad, disminuyendo su consumo energético y aumentando su sostenibilidad.

3. SERVICIOS INTELIGENTES
Este apartado engloba el consumo sostenible de los recursos necesarios para una ciudad y, en particular, la gestión inteligente de los servicios energéticos, como la iluminación o las redes de calefacción y refrigeración a nivel de distrito.

SMART GRIDS Y MICRORREDES
Existen múltiples modos de acercarse al concepto de Smart Grids (redes inteligentes), cada uno con sus características y particularidades. Sin embargo, todos comparten un conjunto de características comunes que los hacen merecedores del calificativo de “red inteligente”.

Una Smart Grid es un sistema que permite la comunicación bidireccional entre el consumidor final (usuarios particulares o industriales) y las compañías eléctricas, de forma que la información proporcionada por los consumidores se utiliza por las compañías para permitir una operación más eficiente de la red eléctrica. Además, toda esa información permitirá ofrecer nuevos servicios a los clientes de forma complementaria a la propia energía eléctrica.

Un aspecto importante asociado a las redes inteligentes es que deben facilitar la incorporación de las energías renovables, con las particularidades asociadas a las propias limitaciones de las fuentes de energía alternativas (principalmente la producción de forma irregular) y la falta de infraestructura eléctrica en sus ubicaciones habituales. También hay que destacar las ventajas que las redes inteligentes proporcionan para la integración del vehículo eléctrico. Como parte de las Smart Grids y en un primer nivel se encuentran las microrredes.
El CERTS define la microrred como una agregación de cargas y microgeneradores que operan como un sistema único, el cual provee tanto de energía eléctrica como térmica. Encontramos una definición más exhaustiva en el proyecto “Microgrids” del VI Programa Marco de la Unión Europea, que dice: “Las microrredes comprenden sistemas de distribución en baja tensión junto con fuentes de generación distribuida, así como dispositivos de almacenamiento. La operación de sus elementos puede proporcionar beneficios globales al sistema si se gestionan y coordinan de manera eficiente”.
Por lo tanto, con la adopción del sistema de microrredes se incrementa la penetración de las energías renovables en el sistema de distribución eléctrica.

Figura 1. Visión exterior de la microrred Atenea y del vehículo eléctrico, ambos de CENER
Las microrredes se componen básicamente de los siguientes elementos: una red de distribución en baja tensión, en la que se conectan una serie de fuentes de energía distribuidas, para proporcionar electricidad y calor a un conjunto de consumidores; infraestructura de comunicación local; sistema jerárquico de control y gestión; sistemas de almacenamiento de energía y controladores inteligentes para cargas y consumos.

Figura 2. Esquema unifilar microrred Atenea de CENER
Desde el punto de vista de la red principal, una microrred se puede considerar como una entidad que posibilita ser operada como si de una única carga o generador agregado se tratase, y que puede funcionar como fuente de energía a incorporar a la red o bien como un medio para proporcionar servicios auxiliares que contribuyan a la regulación de la red principal. Del mismo modo, la microrred puede servir de herramienta para el desarrollo de estrategias de gestión de la demanda, de forma que se evite la congestión en la red y la formación de cuellos de botella. Así, la microrred proporciona servicios de manera bidireccional, ya que lo mismo puede actuar como carga que como generador. De esta forma, las microrredes podrían ser partes integrantes de una red inteligente mayor, extendida en un nivel eléctrico superior, dado que ofrece la posibilidad de funcionar conectada a la red o de forma aislada.

CONCLUSIONES
Las microrredes constituyen una solución para la gestión de la energía dentro del marco de las ciudades inteligentes. De este modo pasaremos de un sistema actualmente pasivo, en el que los ciudadanos prácticamente no interactúan con el sistema, a un sistema activo en el que los ciudadanos tendrán la capacidad de tomar decisiones sobre su propia gestión energética, pudiendo de esta forma participar como generadores y/o como consumidores.

REFERENCIAS
[1] Mapa tecnológico “Ciudades Inteligentes, Observatorio Tecnológico de la Energía, IDAE, 2012

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