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Amperia VPP

Amperia Virtual Power Plant (VPP) es el primer proyecto de innovación desarrollado en España en materia de redes interconectadas de almacenamiento energético.

El proyecto introduce una nueva forma de gestionar la energía a nivel agregado, aumentando la flexibilidad de los puntos de consumo mediante la utilización de sistemas de almacenamiento y gestión inteligente.

Para ello se desarrollan soluciones y aplicaciones que permiten gestionar la previsión de demanda y generación de energía, de forma que el usuario produce y consume su propia energía, y al mismo tiempo puede aportar capacidad sobrante de sus baterías para que sea gestionada de forma agregada, ofreciendo servicios de calidad del suministro energético en la red eléctrica.

La aplicación AMPERIA permitirá, entre otros beneficios, mayores ahorros en las facturas de los usuarios, una mayor penetración de renovables, almacenamiento y vehículo eléctrico y una mayor estabilidad de la red.

Indicadores y procesos de mejora

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

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 con posibilidad de agregarles una instalación fotovoltaica para autoconsumo.

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.

Actualmente, la gama de productos consta de los siguientes:

• Sphere S: Este equipo es ideal para una vivienda tipo apartamento con un consumo energético moderado. Gracias a su diseño atractivo y compacto, puede colocarse en cualquier lugar como un elemento decorativo más. Capacidad: 3/6 kWh. Potencia nominal: 3 kW.
• Square S: Diseñada para viviendas con consumo energético medio. Es la versión más versátil para uso doméstico y permite lograr la máxima eficiencia de un sistema fotovoltaico sobre cubierta típico de una vivienda unifamiliar. Capacidad: 3/6 kWh. Potencia nominal: 3/5 kW.
• Tower S: Esta Smart Battery está diseñada para usuarios con un gasto energético medio y alto. Es ideal para viviendas y pequeños comercios. Su combinación con producción fotovoltaica permite a la instalación alcanzar la máxima independencia energética. Capacidad: 12 kWh. Potencia nominal: 3/5 kW.
• Tower M: Sistema de almacenamiento modular. Diseñada para consumos en los que se prevé un aumento de este en un corto-medio plazo. Capacidad: 6/12 kWh. Potencia nominal: 3/5 kW.

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 permitirá 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.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

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

Innovación aplicada y buenas prácticas

Descripción de los aspectos más innovadores y/o buenas prácticas que puedan servir de ejemplo a seguir por otras organizaciones o se estén impulsando.

Con el fin de alcanzar los niveles de agregación requeridos para participar en servicios de gestión de la demanda, en mercados de la energía organizados por los agentes responsables de mantener la calidad de suministro y el equilibrio entre generación y demanda, es necesario el desarrollo de aplicaciones de Virtual Power Plant capaces de agregar y gestionar de forma centralizada agrupaciones de recursos distribuidos.

La relevancia de este tipo de sistemas, sobre todo para la integración de recursos de energías renovables, es tal que la inversión en todo el mundo crece cada año, con una estimación de alcanzar los 2,500 Millones $ en 2027.

La interacción con los mercados debe realizarse por los agentes autorizados, que en el caso de la agregación de recursos es el agregador de demanda, una figura clave para la integración de recursos distribuidos en la red eléctrica, reconocida por la UE en su última revisión de la Directiva sobre el Mercado interior de la electricidad .

Sin embargo, la figura del agregador aún no ha sido incluida en la legislación de gran parte de los Estados miembros, entre ellos España, aunque ya se menciona y reconoce su importancia en el PNIEC.

Amperia VPP es, por tanto, innovadora en varios aspectos, no sólo como pionera en España, sino también por el uso de tecnologías avanzadas de inteligencia artificial, Big Data y otras, lo cual le dota de características únicas, como se indica a continuación:

1. El agregador, o gestor de la VPP, maximiza los beneficios mediante la agregación dinámica de la flexibilidad que puedan tener disponible los sistemas de autoconsumo, asegurando que la posible modificación de su programa base de autoconsumo tendrá como resultado un mayor beneficio económico para el cliente o prosumidor. El Sistema de Control Global de Amperia VPP permite la participación en distintas ofertas de servicios de flexibilidad de forma óptima.

2. Amperia VPP calcula todos los posibles costes de participación en los distintos servicios y planifica el uso para todos los equipos participantes en la Virtual Power Plant, asegurando el máximo beneficio económico para todos ellos.

3. Amperia VPP implementa las siguientes funcionalidades: optimización del autoconsumo, aprovechamiento de las tarifas con Discriminación Horaria contratadas por los prosumidores, provisión de servicios de gestión de demanda, participación en servicios de regulación de frecuencia, y control de los equipos en tiempo real para asegurar el cumplimiento de los objetivos asignados a la Virtual Power Plant.

(1) Directiva (UE) 2019/944 Del Parlamento Europeo Y Del Consejo de 5 de junio de 2019 sobre normas comunes para el mercado interior de la electricidad y por la que se modifica la Directiva 2012/27/UE (versión refundida).

El mercado global de almacenamiento energético crece cada año , no sólo las grandes instalaciones de apoyo conectadas directamente a la red de transporte y distribución, sino también todo el almacenamiento que se instala en viviendas, edificios y naves industriales, lo que se conoce como equipos “detrás del contador” (behind the meter).

Para dar una medida del volumen de inversiones en almacenamiento, se estima que se alcancen los 620 Billion $ en el año 2040 . La integración de todos estos recursos como apoyo a la red eléctrica contribuirá a la mayor integración de generación renovable y a alcanzar los objetivos fijados por el PNIEC.

La legislación debe evolucionar para dar cabida a nuevos mercados de flexibilidad que, junto con los mercados de servicios complementarios, aprovechen al máximo la capacidad disponible en todos estos recursos distribuidos.

En España recientemente se ha puesto en marcha, en este sentido, el proyecto IREMEL (Integración de Recursos Energéticos a través de MErcados Locales de electricidad), coordinado por el OMIE (Operador del Mercado Ibérico de Energía – Polo Español) y el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), con el objetivo de poner en marcha pilotos de mercados locales de flexibilidad, para resolución de congestiones puntuales en la red de distribución.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Descripción de las principales tecnologías empleadas o promovidas:

Para el desarrollo de la solución Amperia VPP se definen una serie de objetivos técnicos específicos, con una fuerte componente de innovación.

Estos objetivos son los siguientes:

– El estudio y desarrollo de modelos específicos de negocio y explotación del futuro sistema VPP Amperia.
– Desarrollo de funciones de coste de todas las aplicaciones de las baterías que incluyan el envejecimiento estimado por uso (cycling) y por tiempo (aging) de las mismas.
– Desarrollo de modelos de estimación de envejecimiento de la batería.
– Desarrollo e implementación de algoritmos de control óptimo multiobjetivo local y de un Sistema de Control Global que tiene en cuenta las funciones de coste, así como el envejecimiento de la batería.
– Desarrollo de protocolos de comunicaciones adecuados a los requerimientos de envío de información y capacidad de procesamiento.
– Desarrollo de tecnología blockchain para los registros de transferencia de energía y beneficios por servicios.
– Desarrollo de plataforma software cloud con tecnologías de Big Data para alojar el controlador global y la gestión del sistema.
– Desarrollo de plataforma que permita las transacciones directas entre usuarios (Peer to Peer trading)
– Desarrollo de entorno de simulación software y en laboratorio para ensayos previos al piloto.
– Implantación de ensayo piloto real en zona residencial.
– Desarrollo de metodología para evaluar y validar el funcionamiento de la VPP.

Los trabajos de desarrollo se están llevando a cabo por la propia Ampere Energy con la ayuda de tres centros de investigación: la Universitat Jaume I de Castelló (UJI), la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE).

(2) Global storage market to grow from 12 GWh to 158 GWh by 2024. Wood Mackenzie, April 2019.
(3) Energy Storage is a $620 Billion Investment Opportunity to 2040. Bloomberg NEF, November 2018.

Implementado en:

AMPERE POWER ENERGY S.L

Periodo de ejecución:

01/01/2017 - 01/08/2019

Socio tecnológico destacado:

CDTI

Otros socios tecnológicos:

ITE