Micro Smart Grids · Reduió de onsums per augment de l’efiiènia energètia i optimització del...

www.enertika.com

I Congrés d'Energies Renovables i Sostenibilitat en Territoris Insulars 11 – 14 d’abril de 2013

Micro smart grids, nou paradigma energètic

Micro Smart Grids: nou paradigma energètic

Francesc Tarongí

CEO Grup Enertika

I Congrés d'Energies Renovables i Sostenibilitat en Territoris Insulars

http://www.biosferamenorca.org/

http://www.cime.es/portal.aspx

www.enertika.com



EL MODEL ENERGÈTIC ACTUAL: MOLT POCA INTEL·LIGÈNCIA

• Només tenim 5% de recursos autòctons (95% dependència exterior i de regions geoestratègicament inestables)

• Tenim un sistema ineficient, insostenible, vulnerable i perillós:

• Petroli : 47%

• Gas: 25%

• Nuclear: 20%

• Renovables + residus: 7,5%

• Carbó: 0,5%

www.enertika.com



ON CONSUMIM L’ENERGIA*?

• Carburants per a transport: 40%

• Consums tèrmics: 33% (calefaccions i processos industrials)

• Electricitat: 27%

I per sectors d’activitat:

• Transport: 41% (inclou 1% en transport elèctric)

• Sector industrial: 27%

• Sector residencial: 16%

• Sector serveis: 12% (inclou sector públic)

• Sector primari (agrari): 4%

Font: IDAE * (Dades de 2009)

www.enertika.com



EL SISTEMA ELÈCTRIC:

• Pèrdues per transport a les línies: 7%

• El mix de producció elèctrica és:

• Nuclear: 45%

• Gas: 24%

• Cogeneració: 13% (normalment gasoil o gas)

• Renovables i residus: 10% (eòlica, fotovoltaica, termosolar...)

• Hidràulica (gran): 8%

Font: IDAE

www.enertika.com



EL SISTEMA ELÈCTRIC: CONCLUSIONS

• El 82% de l’electricitat és d’origen no renovable

• El 80% de la generació elèctrica es genera lluny dels centres de consum

• 95% de població viu en zones urbanes, mentre només un 20% de l’electricitat es genera en l'hàbitat urbà o industrial

• El sistema controla de forma avançada l’equilibri necessari entre generació i consum i en general la xarxa d’alta tensió

• Per contra, les xarxes de distribució són deficients, no tenen elements de control i els consums són poc eficients: hi ha molt poca intel·ligència a la part capilar de la xarxa

www.enertika.com



Podrem suportar la

pressió ambiental?

Les emissions d'efecte hivernacle

degudes a les activitats humanes

suposen més del 3% del cicle del

carboni (CO2).

La saturació de CO2 provoca un

escalfament de la temperatura

mitjana de l'atmosfera que pot arribar

a ser de 0,5 a 3 ºC en el 2050

L'ús de combustibles

fòssils són

responsables de la

major part d'aquestes

emissions.

www.enertika.com



LA INTEL·LIGÈNCIA QUE CAL EN EL SISTEMA ENERGÈTIC

1. Reducció de consums per augment de l’eficiència energètica i optimització del sistema

2. Progressiva substitució de les fonts no renovables per fonts renovables

3. Transició dels models centralitzats als distribuïts

4. Portar la intel·ligència de les tecnologies d’informació i control a tots els nivells dels sistemes de gestió i consum energètics

El resultat ha de ser:

• Assolir la sostenibilitat energètica i mediambiental

• Millorar les condicions de vida dels ciutadans/consumidors

• Qualitat i cost dels serveis

• Qualitat ambiental i social

www.enertika.com



PER QUÈ AIXÒ ÉS ARA POSSIBLE?

• Els costos de l’energia associats al model actual estan en procés d’augment espectacular i això ajuda a accelerar els altres factors

• Les tecnologies de generació basades en fonts renovables han progressat i reduït (en algun cas com la fotovoltaica, espectacularment) els seus costos

• Diverses tecnologies de consum estan en procés accelerat de millora de l’eficiència energètica (il·luminació, climatització,..)

• Maduració de les tecnologies de captació i gestió de dades en volums ingents

• Importants progressos en altres tecnologies associades com els generadors elèctrics o l’electrònica de potència

• Les tecnologies d’acumulació elèctrica semblen finalment incorporar-se plenament a aquesta cursa

• Tecnologies de generació de fred a partir de fonts de calor (màquines d’absorció)

www.enertika.com



Exemple 1: evolució del preu mitjà del mòdul fotovoltaic

2013: per sota

0,7€/Wp

.... i el rendiment del mòdul ha passat del 13 al 16%

www.enertika.com



FOTOVOLTAICA: ASSOLIMENT DE LA “PARITAT DE XARXA”

La reducció de costos de generació fotovoltaica (fruit de la tecnologia i condicions de radiació favorables) junt a l’augment de la tarifa elèctrica permet assolir el punt en què la primera és inferior a la segona (sense primes!!)

PARITAT DE XARXA PER TAMANY DE PLANTA I SEGMENT DE CONSUM

www.enertika.com



Exemple 2: tecnologies d’eficiència energètica

COGENERACIÓ

MOTORS EFICIENTS

ACTUACIONS D’EFICIÈNCIA ENERGÈTICA

Compensació lloguer coberta

CONTRACTACIÓ ENERGÈTICA

IL·LUMINACIÓ

MONITORATGE

CLIMATITZACIÓ RECUPERADOR DE CALOR

VARIADORS DE FREQÜÈNCIA

ACTUACIONS D’EFICIÈNCIA ENERGÈTICA

www.enertika.com



UNA SMART GRID PER A UNA SMART CITY (i viceversa)

• Les xarxes energètiques intel·ligents se centraran sobretot a optimitzar les xarxes i els sistemes de consum amb l’estalvi i l’eficiència energètica i la generació distribuïda

• Les ciutats constitueixen els grans centres de consum energètic (i d’emissió de CO2 i contaminació)

• La pràctica totalitat de l’energia que necessiten els ve de l’exterior

• Per tant la “smart city” energètica serà el pilar de la “smart grid”

Analitzarem 4 àmbits:

• Consums tèrmics

• Sistema de transport

• Consums elèctrics

• Enllumenat públic

www.enertika.com



GESTIÓ INTEL·LIGENT DELS CONSUMS TÈRMICS (1)

Estem parlant de climatització, ACC, cuines i processos industrials (aigua calenta, vapor, forns industrials,....)

1. Reduir la demanda sense renunciar al confort

• Millorar l’aïllament en edificacions (fins a 20-30% d’estalvi)

• Millorar comportament del consumidor per feed-back informatiu

2. Eficiència energètica en dispositius i optimització en processos

• Implantació de sistemes de “district clima” (fred i calor)

• Aprofitament de residus calòrics

• Millora de l’eficiència i la gestionabilitat de calderes i altres dispositius

• Millora d’eficiència en processos industrials

www.enertika.com



GESTIÓ INTEL·LIGENT DELS CONSUMS TÈRMICS (2)

Estem parlant de climatització, ACC, cuines i processos industrials (aigua calenta, vapor, forns industrials,....)

3. Substitució energètica

• Fonts tèrmiques renovables: solar tèrmica i biomassa. Ús més generalitzat; comercialització de pelets. Sistemes centralitzats amb combinacions òptimes.

• Plantes de biogas amb possibilitat d’injectar a la xarxa de gas

• Gas substituint gasoil (menys contaminació)

• Transferir a tecnologies elèctriques i més eficients: bomba de calor amb geotèrmia per a clima (fred i calor). Pot tenir caràcter de districte.

• Impulsar la cogeneració (renovable o no) de diferents mides

www.enertika.com



EL TRANSPORT: UNA XACRA A LES PORTES D’UNA REVOLUCIÓ?

El transport avui (hem vist que representa més del 40% del consum global) és una xacra que devora derivats petroliers, contamina, ensordeix, col·lapsa les ciutats, buida les butxaques i s’emporta moltes hores de la nostra vida. És un passiu en la nostra qualitat de vida.

El transport col·lectiu és el més eficient però està lluny de desplaçar el vehicle privat a la ciutat i a la carretera.

Hem frenat l’empitjorament de la situació amb el major ús de vehicles de dues rodes (motos i bicicletes) i polítiques de desincentiu (aparcament,..)

Tenim alternatives?

El vehicle elèctric (VE) sembla ser l’alternativa més prometedora.

Els vehicles amb biodiesel han de resoldre els problemes d’abastiment

Les solucions basades en hidrogen han de resoldre els temes de seguretat i requereixen implantar una infraestructura completament nova

www.enertika.com



Cicle energètic dels diferents tipus de vehicles

Font: ICAEN

www.enertika.com



Tipologies de vehicles elèctrics

Font: IREC

www.enertika.com



El VE permet millorar el rendiment energètic

Eficiències: vehicle convencional + cadena combustible: 16%

Vehicle elèctric + electricitat d’origen fòssil: 24%

Vehicle elèctric + electricitat renovable (FV): 75%

Font: ICAEN

www.enertika.com



VE adaptat a la ciutat: petit en mides i autonomia adequada per a desplaçaments curts i/o programables

VE també aplicable a transport públic i mercaderies

www.enertika.com



Electrolineres fotovoltaiques?

1 kW fotovoltaic pot abastir el consum anual d’un vehicle elèctric

www.enertika.com



Vehicle elèctric + Renovables: reptes i oportunitats:

1. Optimitzar el disseny dels vehicles, especialment bateries

2. Desplegar infraestructura de recàrrega

3. Incentivar la decisió dels particulars

Però els retorns socials són molt importants:

• Reducció del consum energètic

• Reducció de contaminació i emissions atmosfèriques

• Reducció de soroll!!

• Reducció de costos a mitjà termini

• Oportunitats de desenvolupament tecnològic, industrial i econòmic

www.enertika.com



LA XARXA ELÈCTRICA INTEL·LIGENT A LA CIUTAT (1)

La ciutat en si mateixa o parts de la mateixa (barris, veïnats) s’han de constituir en microxarxes elèctriques que cal fer intel·ligents:

1. Cal reduir la demanda elèctrica per implantació de processos més eficients: il·luminació, clima, compressors, motors

2. Tendència simultània a l’augment de demanda per substitució de fonts no elèctriques d’energia (bomba de calor, cuines d’inducció, vehicles elèctrics)

3. Implantació significativa de la generació distribuïda local:

• Plantes fotovoltaiques sobre cobertes o terrenys o electrolineres

• Plantes de micro- i mini-cogeneració (prioritàriament per biomassa o biogas)

• Plantes de valorització de residus

www.enertika.com




4. La demanda elèctrica té “puntes” de consum durant les hores diürnes i baixades (vall) durant les nocturnes. Aplanar aquestes corbes de demanda és un factor d’optimització que evita tenir recursos de generació ociosos.

www.enertika.com




4. (cont.) Aquesta millora de la corba de demanda es pot aconseguir amb una combinació dels següents elements:

• La major generació d’origen solar permet generar durant les hores diürnes i reduir els pics en aquest període

• La càrrega de bateries en hores nocturnes augmenta el consum en aquest període

• La gestió activa de la demanda consisteix en diferents mesures per condicionar la demanda final elèctrica:

• Desincentivant el consum en hores punta habituals (o excepcionals) per mitjà de tarifes més elevades

• Actuant sobre consums no prioritaris per tal que es connectin en hores fora de punta

• Desconnectant directament consums no prioritaris en casos d’emergència de xarxa

www.enertika.com




5. Estimular l’ús d’acumuladors elèctrics (principalment bateries). Això ha de permetre emmagatzemar la generació de fonts no gestionables (solar i eòlica) per satisfer la demanda en períodes d’indisponibilitat d’aquests recursos renovables. El desenvolupament i millora de les bateries, així com el seu abaratiment, gràcies al seu ús en els cotxes elèctrics ha de permetre fer viable econòmicament aquestes solucions en els propers anys i facilitar contribucions majors de fonts renovables.

6. La plena monitorització de les xarxes de consum, fins al nivell dels equips individuals ha de permetre una decisiva millora en el coneixement i la gestionabilitat de les xarxes locals per parts dels usuaris, els nous operadors de microxarxes i els operadors convencionals (distribució, transport i generació a les grans plantes)

7. El consumidor elèctric esdevé un element actiu i conscient en la gestió de les xarxes intel·ligents.

www.enertika.com




8. En conclusió, les xarxes elèctriques locals intel·ligents han de ser subsistemes semi-autònoms i autoregulats, però connectats amb el sistema central que actua i respon en casos de necessitat global o per necessitat de la pròpia xarxa local.

Font: Ecotècnia Font: ICAEN Font: Ecotècnia

www.enertika.com



Sistemes de control i gestió punt a punt per xarxes exteriors d’enllumenat adaptades a les noves normatives mediambientals, que permeten estalvis superiors al 50% del cost energètic, reduint la potència, la contaminació lumínica, i augmentant la vida útil de les làmpades.

Sistemes de Telegestió punt a punt per Enllumenat Públic

Balastres Electrònics regulables per làmpades de descàrrega i LED

Sistema centralitzat de gestió energètica i manteniment

Tecnologia LED

www.enertika.com



EXERCICI EN UN CAS TEÒRIC

Manresa és un municipi d’uns 70.000Hab. i 41,7km2. Segons un estudi municipal (de 2005) el seu balanç energètic és el següent:

Consum final energia [GWh] 1.560

Que es reparteix per fonts i per sectors de consum així:

Segons l’estudi, el 100% dels recursos són externs

www.enertika.com



EXERCICI EN UN CAS TEÒRIC

Numèricament, sintetitzem el balanç energètic actual en la taula següent:

en GWh/any

Font/Sector Electricitat Combust. fòssils TOTAL %

Indústria 164,4 257,4 421,8 27,0%

Domèstic 108,2 271,7 379,8 24,4%

Serveis 142,8 56,7 199,4 12,8%

Agricultura 8,7 67,6 76,2 4,9%

Transport 8,7 473,9 482,5 30,9%

TOTAL 432,6 1.127,0 1.559,6

% 27,7% 72,3%

www.enertika.com



Ens plantegem la implantació d’un Pla d’Eficiència Energètica i Generació Distribuïda a l’objecte de millorar el balanç energètic

1. Estalvi i eficiència energètica. Actuacions per fonts i sectors.

Font/Sector Electricitat Combustibles fòssils

Indústria 30% empreses redueixen

20%

30% redueixen 10% i

recuperen 10%

Domèstic 25% cases redueixen 15% 20% cases posen solar

tèrmica (10%) i s'apunten a

district heating (70%) (abans

no tenien clima) amb bomba

calor i geotèrmica

Serveis 40% redueixen 25% en llum

(20%)i 15% en clima (50%

30% cases posen solar

tèrmica (10%) i s'apunten a

district heating (70%) (abans

no tenien clima) amb bomba

calor i geotèrmica

Agricultura 30% reducció 15% 50% agricultors redueixen

20% amb recuperadors de

calor

Transport 33% vehicles passen a ser

elèctrics

www.enertika.com



Ens plantegem la implantació d’un Pla d’Eficiència Energètica i Generació Distribuïda a l’objecte de millorar el balanç energètic

(cont.)

2. Actuacions de generació distribuïda:

• Instal·lació de 80 MWp fotovoltaics

• 5 MWe (+6,25 en MW tèrmics) amb gas

• 5 Mwe (íd.) amb biomassa (estella seca)

www.enertika.com



RESULTATS DE L’APLICACIÓ DEL PLA SMART GRID

Font/Sector Electricitat Combustibles fòssils Solar Tèrmica Biomassa Residu calòric TOTAL

Indústria ACTUAL 164,4 257,4 421,8

eficiència -9,9 -7,7 -17,6

Recupera calor -7,7 7,7 0,0

Indústria POST-PLA 154,5 241,9 0,0 7,7 404,2

Domèstic ACTUAL 108,2 271,7 379,8

eficiència -4,1 0,0 -4,1

Solar tèrmica -5,4 4,1 -1,4

district heating 7,6 -38,0 -30,4

Domèstic POST-PLA 111,7 228,2 4,1 0,0 344,0

Serveis ACTUAL 142,8 56,7 199,4

Il·luminació -2,9 0,0 -2,9

Clima -4,3 0,0 -4,3

Solar tèrmica -1,7 1,4 -0,3

district heating 1,0 -11,9 -10,9

Serveis POST-PLA 136,6 43,1 1,4 0,0 181,0

Agricultura ACTUAL 8,7 67,6 76,2

Recupera calor -6,8 -6,8

Agricultura POST-PLA 8,7 60,8 0,0 0,0 69,5

Transport ACTUAL 8,7 473,9 482,5

VE 39,5 -157,9 -118,5

Transport POST-PLA 48,1 315,9 0,0 0,0 364,1

TOTAL ACTUAL 432,6 1.127,0 1.559,6

TOTAL POST-PLA 459,6 889,9 5,4 7,7 1.362,7

0,0

GENERACIÓ DISTRIBUÏDA 0,0

80 MWp Fotovoltaica -112,0 0,0 -112,0

Cogeneració (10 MWx5000h) -50,0 -20,8 62,5 -8,3

TOTAL AMB GD 297,6 869,1 5,4 62,5 7,7 1.242,3

www.enertika.com



PLA SMART GRID : CONCLUSIONS

Aquestes actuacions suposarien:

• Superfície fotovoltaica: 56Ha

• Tones anuals d’estella seca: 20.800

• Solar tèrmica instal·lada: 6.170 m2

• Nous vehicles elèctrics: 28.200

El resultat global del pla en el balanç energètic seria:

1. S’assoleix un 12,6% de reducció de la demanda de consum

2. Es redueix en 20,3% la demanda d’energia a l’exterior

3. La Generació distribuïda local suposa una aportació del 35,2% de les necessitats elèctriques i un 17,4% del total (partint del 0% actual)

4. La generació local amb renovables representa un 13,3% de la demanda.

www.enertika.com



COM ES FINANÇA LA IMPLANTACIÓ DE LA SMART GRID

De forma sintètica:

La majoria de les mesures d’estalvi i eficiència plantejades té un retorn atractiu en base als estalvis econòmics derivats. Quan el consumidor no estigui en disposició de finançar-ho, poden intervenir les empreses de serveis energètics aportant el projecte i el finançament en contractes modalitat ESCO

Les actuacions de generació amb fonts renovables (fotovoltaica, solar tèrmica o biomassa) són econòmicament atractives en cas d’autoconsum directe (sense excedents). Aquí també les empreses ESE o IPP (productor independent d’energia) poden intervenir finançant en modalitat ESCO o modalitat PPA (power purchase agreement) o contracte de compra d’energia a llarg termini.

Les xarxes elèctriques de distribució s’han de modernitzar per compte de les empreses distribuïdores.

www.enertika.com



CONCLUSIONS:

• Les xarxes energètiques del segle XXI s’orienten a l’eficiència i la sostenibilitat a través de la gestionabilitat de tota la xarxa de consum.

• L’hàbitat urbà serà l’epicentre del desplegament d’aquest nou model energètic.

• Aquest nou model, a més de ser sostenible, millorarà la qualitat mediambiental de les ciutats i generarà estalvis econòmics als usuaris

• La implantació d’una vialitat sostenible, especialment per mitjà del vehicle elèctric tindrà múltiples impactes positius en l’hàbitat urbà i els seus habitants

• En qualsevol cas, els usuaris/consumidors tendiran a involucrar-se molt més a partir dels sistemes avançats d’informació

• Les administracions públiques han de donar exemple i crear incentius adequats, fins i tot en èpoques en què no tenen recursos!

www.enertika.com



Headquarters Espanya

Barcelona c/ Llacuna, 22 08005

Tel. +34 930000718

Headquarters Latinoamèrica

México D.F. Av. de las Fuetes, 41

Lomas de Tecamachalco 53950

Tel. +52 5552930198

Oficines a Espanya

Madrid

Bilbao

Gran Canaria

Serveis energètics

Plataforma de Gestió Energètica

Generació distribuïda

Assessorament en estratègia

energética

group

inversió en projectes d’eficiència

energètica

Oficines a Amèrica Llatina

Ciutat de Mèxic

Ciutat de Guatemala

Santiago de Xile

Enertika és un grup especialitzat en solucions d’eficiència energètica i generació distribuïda basada en renovables. Implantat a Espanya i Llatino-amèrica, està fortament orientat al desenvolupament de projectes d’eficiència energètica en la modalitat ESCO/ESE per a corporacions locals, indústries i grans corporacions.

Enertika ha desenvolupat, entre altres, el projecte d’enllumenat públic eficient de Camarles (Baix Ebre) en modalitat ESCO, finançat pel seu instrument financer Enertika Esco Invest.

Recentment ha estat adjudicatari d’un projecte ESCO a Mèxic i Centreamèrica per a Telefònica (1200 estacions base, 5 M€ Capex)

Enerville és l’empresa del grup orientada a la promoció de projectes de generació distribuïda fotovoltaica.

www.enertika.com



Moltes Gràcies!

[email protected]

Micro Smart Grids · Reduió de onsums per augment de l’efiiènia energètia i optimització del...

Documents

Transcript of Micro Smart Grids · Reduió de onsums per augment de l’efiiènia energètia i optimització del...