Amperia – Sistema Integrado de Virtual Power Plant con Almacenamiento Energético Inteligente

Indicadores y procesos de mejora

El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC), promovido por el Gobierno de España, fija para 2030 los siguientes objetivos:

• 21% de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.

• 42% de renovables sobre el consumo total de energía final, para toda la UE.

• 39,6% de mejora de la eficiencia energética.

• 74% renovable en la generación eléctrica.

Para el año 2050 el objetivo es alcanzar la neutralidad climática con la reducción de al menos un 90% de emisiones de GEI y en coherencia con la Estrategia Europea, además de alcanzar un sistema eléctrico 100% renovable.

Para ello, el PNIEC precisa que será necesario combinar la generación renovable con el almacenamiento energético, por las ventajas que aporta de estabilizar una generación intermitente y mantener en todo momento los niveles de calidad de suministro en la red de energía eléctrica.

Para conseguir estos objetivos, será necesaria una integración de recursos distribuidos de generación y almacenamiento, entre los que se incluyen las instalaciones de autoconsumo, tanto en el sector residencial como en el industrial y el terciario. El autoconsumo contribuye a disminuir la demanda, aunque precisa una adecuada gestión, mediante la presencia del almacenamiento energético, para evitar los picos de demanda por un consumo desde la red cuando no hay generación renovable, como es el caso de la energía solar, cuyos mayores picos de producción se encuentran en las horas del mediodía, que no suele corresponderse con las horas de mayor demanda en una vivienda.

Las instalaciones de autoconsumo pueden también contribuir a la gestión de la red eléctrica, aportando capacidad disponible en los sistemas de almacenamiento, en este caso baterías de ion-Litio. Esta capacidad no usada por su programa base de autoconsumo en determinados momentos del día puede ser ofrecida a los gestores de la red de transporte y distribución de energía eléctrica, o a los agentes responsables de mantener el equilibrio demanda-generación en zonas de control de la red. La aceptación de esta clase de servicios provenientes de la agregación de recursos facilitará la resiliencia de la red y fomentará la integración de un mayor porcentaje de fuentes distribuidas de generación renovable, permitiendo alcanzar los objetivos fijados por el PNIEC.

Esta posibilidad se ha favorecido sobre todo a partir de la entrada en vigor del RD de Autoconsumo, en el que se reconoce al consumidor el valor de generar un excedente de generación renovable y poder verterlo a la red, consiguiendo una compensación económica por ello. El RD también permite el autoconsumo colectivo, impulsando por tanto las comunidades energéticas locales, que podrán aportar servicios a la red mediante la agregación de sus recursos de generación, almacenamiento y demanda gestionable. Para ello será necesario habilitar la nueva figura del agregador de demanda, el agente de mercado que podrá ofertar los servicios agregados de sus clientes en los distintos mercados de la energía habilitados para ello.

El uso de estos recursos distribuidos abre una nueva vía a la gestión eficiente de la red eléctrica. Su aprovechamiento incidirá directamente en una serie de indicadores, que son los siguientes:

• Mayor integración de las renovables en el mix de producción de energía eléctrica, mediante la integración de recursos distribuidos de generación y almacenamiento en instalaciones de autoconsumo.

• Mayor Aprovechamiento de capacidad disponible de baterías en instalaciones de autoconsumo, aprovechando al máximo su capacidad y aportando nuevos usos y aplicaciones además de las propias del autoconsumo.

• Reducción de pérdidas de energía eléctrica en redes de distribución y transporte, al hacer uso de la generación producida en la misma instalación o conectada a la misma red de distribución.

• Reducción de puesta en marcha y tiempo de uso de reservas rodantes (spinning reserves) para gestión de desvíos y servicios complementarios en la red eléctrica.

• Reducción de emisiones y huella de carbono, por el mayor aprovechamiento de generación renovable distribuida y el menor uso de plantas de producción alimentadas por combustibles fósiles.

La plataforma VPP Amperia permite la integración de los recursos distribuidos en instalaciones de autoconsumo y su participación en mercados de gestión de demanda y servicios complementarios. Por tanto, facilitará le mejora de los valores en todos los indicadores mencionados, contribuyendo a la consecución de los objetivos planteados en el PNIEC en materia de reducción de emisiones e integración de renovables.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

Los sistemas de Ampere Energy ya contribuyen a maximizar el autoconsumo y la independencia energética por sí solos. Ampere Energy comercializa sistemas de almacenamiento inteligente para maximizar el ahorro económico y la independencia energética en instalaciones de autoconsumo con energías renovables, principalmente fotovoltaica.

Dichos sistemas son capaces de gestionar la demanda del usuario, realizar tareas de arbitraje (compra energía en horas más económicas) y maximizar la utilización de una instalación fotovoltaica.

Ampere Energy es capaz de gestionar y almacenar energía sostenible y renovable para distribuir de manera inteligente la demanda, proporcionar energía de reserva y aumentar la fiabilidad de la red, mediante sistemas de predicción y conocimiento de los hábitos y necesidades de los usuarios. De esta forma, los sistemas comercializados por Ampere Energy permiten a las empresas y hogares reducir los picos de máxima demanda y cambiar los perfiles de consumo de energía, alcanzando actualmente valores del 70-80% de independencia energética y de ahorro económico en el pago por suministro importado de la red eléctrica.

Amperia VPP permite ampliar los usos y las funcionalidades de los sistemas actuales, mediante su integración en una Virtual Power Plant. De esta forma, los equipos actuales podrán, además de realizar su misión principal de autoconsumo, participar en los mercados de energía aportando servicios complementarios de forma agregada, como, por ejemplo, para la banda de regulación secundaria de frecuencia.

Los objetivos de esta VPP pueden ser varios, desde la gestión de la demanda (modular el consumo a un nivel deseado) hasta la regulación de frecuencia, pasando por la inyección sincronizada de generación renovable a la red proveniente de los recursos distribuidos en instalaciones de autoconsumo. Todas estas opciones o modos de funcionamiento contribuyen a mantener el equilibrio o balance entre generación y demanda en tiempo real en la red eléctrica, evitando el uso de reservas contaminantes y promoviendo la integración de generación renovable distribuida.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

Un equipo Ampere Energy extiende la independencia energética y el autoconsumo de instalaciones de energía renovables para el autoconsumo en viviendas, edificios y pequeños comercios. Por tanto, el uso de los equipos Ampere Energy en aplicaciones de autoconsumo maximiza el aprovechamiento de la generación renovable (que no tiene emisiones de CO2) y reduce la dependencia de energía importada de la red eléctrica, con un mix de generación que incluye un porcentaje de plantas de producción que emplean combustibles fósiles.

Según estimaciones realizadas por una empresa externa, una instalación de autoconsumo en una vivienda en España con un sistema inteligente de almacenamiento de Ampere Energy reduce la huella de carbono hasta un 45% respecto de otra vivienda que no tenga almacenamiento ni autoconsumo. Este análisis incluye no sólo el uso de los equipos respecto al uso de energía importada de la red, sino también una estimación de la huella de carbono en las actividades de manufactura de equipos y paneles solares, transporte, ensamblado en planta e instalación en la vivienda del cliente.

La integración de estos equipos en Amperia VPP conllevará, además, una mayor reducción en emisiones de CO2, al estar empleando los recursos distribuidos como una planta virtual gestionable para mantener el equilibrio entre generación y demanda en la red eléctrica. Para conseguir una potencia de gestionabilidad de 1 MW, por ejemplo, se necesitarían agregar aproximadamente 500 equipos.

Como se ha mencionado con anterioridad, al emplear los servicios ofertados por Amperia VPP, se evita poner en funcionamiento una planta de reserva, como una central térmica o de ciclo combinado, evitando por tanto la emisión de CO2 proveniente de los combustibles empleados por este tipo de recursos de generación.

Por último, se puede dar el efecto de reducir pérdidas energéticas por la contribución a la congestión de la red de forma local, en la misma red de distribución. Al contribuir a la descongestión por parte de equipos distribuidos conectados a la misma red, o a una geográficamente cercana, se reducen las pérdidas por transporte de energía en largas distancias en alta tensión, como sería el caso si los mismos servicios fueran facilitados desde las ubicaciones de las plantas de producción o reservas rodantes.

Innovación aplicada y buenas prácticas

El desarrollo de Amperia supone un reto tecnológico en dos aspectos principales:

1) El concepto de elasticidad desarrollado por Ampere Energy, mediante el cual se calcula en tiempo real la flexibilidad disponible en equipos distribuidos de almacenamiento y su coste de oportunidad asociado, es decir, qué coste conllevaría para el cliente ofrecer esa flexibilidad disponible durante un tiempo determinado.

Este cálculo es clave para determinar el beneficio de participar en subastas o mercados ofreciendo determiandos productos, como respuesta de demanda o regulación de frecuencia.

2) El desarrollo de una Virtual Power Plant en la nube, capaz de comunicarse y enviar consignas de comportamiento en tiempo real a todos los sistemas de almacenamiento distribuidos que participan en servicios de flexibilidad.

Para ello, Amperia implementa desarrollos de planificación óptima y modelos de predicción que permitan realizar una estimación fiable del comportamiento diario previsto a nivel de planta.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

El desarrollo de Amperia ha involucrado la participación de centros tecnológicos expertos, y el desarrollo de aplicaciones concretas en las siguientes áreas:

– Desarrollo de modelos de enevejecimiento por uso de baterías.

– Porgramación lineal para planificación óptima de uso de recursos distribuidos.

– Desarrollo de modelos de predicción de consumo, para evaluar el comportamiento a nivel planta, junto con la predicción de generación.

– Desarrollo de una aplicación en la nube, con funcionalidades de análisis de información proveniente de recursos distribuidos en tiempo real, consultas a históricos de comportamiento, y envío de consignas de planificación a los equipos distribuidos, todo ello con su arquitectura de comunicaciones e interfaces correspondientes.

– Desarrollo de simuladores de los equipos de almacenamiento de Ampere Energy, con el fin de poder testear y validar el funcionamiento durante la fase de desarrollo.

– Desarrollo de algoritmia de cálculo para la elasticidad de los equipos y bases de reglas para apoyo a toma de decisiones.

– Desarrollo de interfaces de usuario, para gestión, monitorización y visualización del comportamiento de la VPP