Smart system of renewable energy storage based on INtegrated EVs and bAtteries to empower mobile, Distributed and centralised Energy storage in the distribution grid (INVADE)

Indicadores y procesos de mejora

El concepto desarrollado consiste en una plataforma operada con un gestor de flexibilidad que mediante el control de varias cargas o generación gestionables puede ofrecer servicios de flexibilidad a proveedores de energía, DSOs o clientes finales.

Los servicios de flexibilidad para usuarios finales consisten en reducir la factura de electricidad y aumentar el autoconsumo, y se aplica cuando no hay requerimientos externos de flexibilidad por parte de los proveedores de energía o DSOs.

Estos últimos tienen prioridad a la hora de realizar peticiones de flexibilidad que consisten en intentar reducir las penalizaciones por desequilibrio y la gestión de la cartera de los proveedores de energía, y en evitar congestiones de la red de distribución por parte de los DSOs.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

Como se ha explicado anteriormente, el gestor de flexibilidad puede ofrecer sus servicios de flexibilidad al proveedor de energía, DSO o clientes finales. En los dos primeros casos, actúa como un agregador de flexibilidad, pero cuando la flexibilidad se aplica directamente a clientes finales el gestor de flexibilidad actúa como una empresa de servicios de energía (ESCO).

Mediante la optimización del coste energético basado en tarifas Time-of-Use, el control de la potencia máxima y la priorización del autoconsumo se permite optimizar el consumo de electricidad. La optimización del consumo basado en tarifas ToU cambia del uso de energía de intervalos de alto precio a intervalos de bajo precio o incluso elimina consumo en períodos con precios altos para reducir la factura de energía.

El control de potencia máxima reduce la carga máxima que se consume dentro de una duración predefinida, ya sea a través del cambio del tiempo de consumo de una carga o su eliminación. Finalmente, el autoconsumo intenta aprovechar al máximo la generación local, por ejemplo a través de sistemas solares fotovoltaicos o CHP, y el valor se crea a través de la diferencia en los precios de compra, generación y venta de electricidad.

El proyecto está todavía en fase de desarrollo y los pilotos están empezando operar, por lo que todavía no se ha podido cuantificar con valores reales la reducción de consumo y de costes en la tarifa eléctrica.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

Otro de los objetivos del proyecto es, mediante el control de cargas flexibles, reducir el impacto ambiental del consumo eléctrico, medido a través de la reducción de la huella de carbono en kg de CO2.

En el proyecto INVADE se está desarrollando un modelo de cuantificación de los potenciales impactos ambientales de la operación de la plataforma y los distintos pilotos instalados. La metodología usada es Life Cycle Assessment (LCA), también conocida como análisis del ciclo de vida.

Esta metodología se ha aplicado a todos los pilotos del proyecto. Hasta el momento, mediante el estudio LCA, se pueden cuantificar reducciones de emisiones de CO2 de hasta un 60% anual en el caso del piloto español, puesto que con la plataforma INVADE es posible eliminar los grupos electrógenos e implementar almacenamiento centralizado.

En el resto de pilotos, se estima que la reducción de CO2 pueda ser entorno al 40-50%.

Innovación aplicada y buenas prácticas

Tanto la reciente normativa europea de promoción de fuentes de energía renovable y mercado interior de la energía como el borrador de Plan Nacional Integrado de Energía y Clima recogen la importancia de la gestión de la demanda para facilitar la integración de la creciente penetración de recursos energéticos distribuidos renovables, haciendo hincapié en su potencial contribución a la reducción de costes, la mejora de la competitividad de los consumidores y de la eficiencia en el uso de los sistemas de generación, transmisión y distribución.

En el presente proyecto se pretende dar respuesta a este reto mediante el uso de flexibilidad del lado de la demanda, con el control de la carga de vehículos eléctricos, baterías y cargas térmicas gestionables.

Como todavía no existe un standard para la gestión de la flexibilidad mediante gestión de la demanda, en el proyecto se ha definido un protocolo y un modelo de datos que mediante un API permite intercambiar información entre concentradores o gateways locales y la plataforma INVADE.

De esta manera, se permite la integración de cualquier tipo de sistema de control local. El software y la arquitectura se han desarrollado teniendo en cuenta los problemas de escalabilidad y replicabilidad.

Sin embargo, dentro del proyecto también se han definido nuevos estándares relacionados con la carga inteligente de vehículos eléctricos. La nueva versión 2.0 del protocolo OCPP incorpora la gestión de carga inteligente para V2G, y el nuevo protocolo OCMP 1.0 define la información a intercambiar entre el gestor de carga de vehículos eléctricos y el DSO para limitar el consumo en un área determinada.

Además, se ha desarrollado un modelo detallado de la batería que tiene en cuenta las causas de su envejecimiento optimiza el uso de la batería, minimizando las pérdidas y aumentando su vida útil.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

La gestión de la flexibilidad se hace a través de una plataforma en la nube basada en tecnología de Microsoft Azure.

La plataforma contiene módulos de machine learning capaces de realizar las predicciones de los precios de la electricidad, el consumo de los elementos flexibles e inflexibles, y la generación fotovoltaica.

Esta información se utiliza como entrada para el módulo de optimización de la gestión energética de todos estos elementos controlables.

Además, la plataforma permite la gestión de contratos entre los diferentes actores involucrados, e incorpora diferentes paneles de control y monitoreo utilizando análisis de big data y técnicas de visualización.