iSare, embrió de la xarxa elèctrica del futur
2011/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Segons els experts, en un futur no gaire llunyà, la xarxa elèctrica serà intel·ligent, coneguda com Smart Grid. Conduirà l'electricitat des d'on sobra fins on es necessiti i podrà emmagatzemar-la quan no sigui necessari. Segurament aquesta xarxa no serà perfecta, però es gastarà molta menys energia que en l'actualitat. S'aprofitarà millor les fonts existents, quedant enrere l'actual estat energètic centralitzat, dependent de combustibles fòssils i, per tant, contaminant.
No obstant això, encara cal fer molta feina. Cal posar molts enginyers treballant. Cal superar problemes molt diferents. Cal afinar moltes tecnologies i crear altres noves. És un gran esforç, però els enginyers ja estan en marxa; investigadors de tot el món han començat a desenvolupar el concepte de xarxa intel·ligent. Els que treballen a Guipúscoa estan recollits en el projecte iSare, en la construcció d'una microrred que volen instal·lar-se al Parc Tecnològic de Miramón.
"Hem d'estalviar energia, reduir costos, millorar seguretat i fiabilitat. Com? Doncs bé, s'han realitzat unes experiències pilot i els que saben sobre aquest tema afirmen que la solució són les microrredes intel·ligents", explica Ibon Cerro, cap del departament d'I+D de JEMA i coordinador de la recerca en el projecte iSare. "Amb la demanda energètica existent, la xarxa està arribant als límits. A més, la demanda és cada vegada major, per la qual cosa les microrredes hauran de mantenir aquest creixement".
La idea és totalment nova; l'energia es crearà en les pròpies microrredes i seran autònomes. No obstant això, també estaran connectats a la xarxa elèctrica general per a poder explotar la xarxa elèctrica actual de la mateixa manera que s'explota. O així, la idea de Smart Grid és crear una xarxa de microrredes intel·ligents. Els experts busquen una gran estructura intel·ligent de petits components intel·ligents.
El projecte iSare de Guipúscoa respon a aquest plantejament. No és més que un primer pas, una d'aquestes microrredes intel·ligents que els enginyers podran experimentar. Amb els anys, una vegada afinat el funcionament d'iSare, es crearan més microrredes i es connectaran entre si. D'aquesta manera, la xarxa futura s'anirà incrementant progressivament.
Amb el projecte iSare i uns altres que estan funcionant en el món, els enginyers volen crear una revolució.
El viatge de l'electricitat
"El model de xarxa actual és totalment centralitzat", explica Haritz Macicior, enginyer de CIDETEC-IK4. "L'energia es genera en uns pocs grans nuclis, des d'on es distribueix sovint a llocs molt allunyats".
Per a utilitzar la xarxa actual és necessari calcular prèviament la quantitat d'energia necessària a cada moment. Cal tenir en compte si la nit, el dia, el migdia, el capvespre, el dilluns o el diumenge, i calcular prèviament l'energia que es consumirà a cada moment. Al càlcul cal sumar la pèrdua d'energia en el transport. "Amb la xarxa actual, la distància a recórrer per l'energia és molt gran. [En el camí] pot suposar una pèrdua del 14%", afirma Macicio. Una vegada afegida l'energia que es perdrà, cal generar més energia de la que indica el resultat del càlcul. Per si de cas.
Però volen canviar això. La intel·ligència de la xarxa significa que funcionarà d'una altra manera. "No calcularem la quantitat d'energia que necessitarem, sinó que generarem tota l'energia que puguem fins que la capacitat dels sistemes d'emmagatzematge d'energia estigui coberta. I després la xarxa treballarà per a millorar l'eficiència en l'ús de l'energia", afirma Cerro.
Reptes tecnològics
Aquí està la intel·ligència. La xarxa llegirà els sensors i podrà estimar on es necessita energia a cada moment i d'on es podrà extreure. En general, en generar-se l'energia en les pròpies microrredes, haurà de recórrer una distància molt reduïda d'una zona a una altra, ja que no serà necessari recórrer a una font situada fora d'aquesta. D'aquesta forma es minimitzaran les pèrdues per transport.
En aquesta nova estructura tindran gran importància les guardes. No es pot gestionar una microrred si no hi ha acumulació d'energia. L'energia ha d'estar disponible en qualsevol moment. La qüestió és on. Aquest és un dels principals reptes per als enginyers, que necessita una solució de cara al futur.
Ja s'han proposat tres maneres d'emmagatzemar grans quantitats d'electricitat. El primer és el més visible per a la gent del carrer: les bateries. Igual que l'energia s'emmagatzema per al telèfon mòbil en bateries d'ió de liti, podrien existir bateries d'entrada d'electricitat a la micro xarxa. El problema és la grandària, amb bateries molt més grans que les del telèfon. Afortunadament, aquesta recerca avança molt ràpid.
"Aquest moment és bastant bo, ja que l'automoció està impulsant el desenvolupament de bateries d'ió liti", afirma Macicio. A més, les microrredes intel·ligents tenen un avantatge sobre els cotxes elèctrics. "Per a iSare, per exemple, no és tan important l'evolució de la bateria, ja que les bateries estaran parades. No han de traslladar-se d'un lloc a un altre de manera contínua, en el cas del cotxe elèctric sí, per la qual cosa necessiten bateries de molt alta densitat energètica per a augmentar l'autonomia i reduir en la mesura del possible el pes de la bateria".
En qualsevol cas, la idea de xarxa intel·ligent és incorporar a la xarxa bateries de vehicles. És possible que mentre el cotxe estigui connectat a la xarxa, la xarxa retiri l'electricitat del cotxe en lloc de fer-lo, depenent de la demanda. "No és gens clar com es durà a terme, però els experts asseguren que en el futur hi haurà milions de cotxes elèctrics connectats que formaran un gran magatzem des del punt de vista de la xarxa", afirma Massís. Sota consum d'electricitat de les bateries de cada cotxe, hi haurà moviments energètics molt elevats. I, per exemple, es pot optimitzar el sistema per a redirigir l'electricitat en petites hores de la nit i tornar a carregar els cotxes abans de l'alba.
Les bateries no estaran només en aquest treball. La segona manera d'emmagatzemar energia són els supercondensadores. Els condensadors són components típics dels circuits elèctrics, que emmagatzemen temporalment l'electricitat per a proporcionar de manera instantània un corrent curt d'alta intensitat. Els enginyers volen utilitzar la mateixa idea, però a gran escala. Per a donar una idea, en tots dos casos es pot comparar la capacitat d'acumulació d'electricitat mitjançant una magnitud denominada capacitat. La capacitat d'un condensador convencional es mesura en microfaradas, mentre que la d'un supercondensador es mesura en faradetán -milions de vegades més capacitat. "Parlem de supercondensadores de 63 faradas, per exemple", afirma Cerro.
La tercera proposta són els volants d'inèrcia; en lloc d'emmagatzemar-se en forma elèctrica, l'energia s'acumula accelerant el moviment circular d'un volant; després es pot recuperar fent la conversió inversa, és a dir, generant electricitat amb aquest moviment.
Es tracta de tres idees diferents que no es recolzaran en cap d'elles. "Els tres es provaran en Miramón", afirma Cerro. "Creiem que les tres són aptes per a microrredes". Un dels objectius d'iSare és provar aquesta idoneïtat en la realitat.
Una oportunitat per a les renovables
La combinació de sistemes d'emmagatzematge de grans quantitats d'energia i una xarxa de gestió intel·ligent és una bona notícia, sobretot en el camp de les fonts d'energia renovables. "Ara hi ha moments en els quals els aerogeneradors eòlics es detenen perquè no hi ha on emmagatzemar aquesta energia que generen. Depenent del vent, han d'apagar-los de tant en tant", diu Cerro. "Però volem que es generi tota l'energia possible, la xarxa la guardarà i la gestionarà més tard. Volem generar energia quan hi ha vent o mentre sona el sol".
Per a provar-ho s'instal·laran en Miramón plaques fotovoltaiques i dos aerogeneradors, un d'eix vertical i un altre d'horitzontal. "Encara hem de fer estudis per a saber on sona el vent". No obstant això, es procedirà a la seva instal·lació. Són imprescindibles per a la microrred.
Tota la xarxa requerirà una gran labor de coordinació, però Ibon Cerro és molt optimista. "Tota la recerca la podem realitzar a Guipúscoa. Creiem que amb aquest projecte Guipúscoa serà una referència. A Europa i els Estats Units, els experts parlen d'aquestes xarxes i hi ha projectes similars. Clar, no som els primers, però esperem estar entre els cinc primers".
Molts altres investigadors estan desenvolupant projectes específics relacionats amb la xarxa intel·ligent, però molt pocs estan preparant una microrred completa. "A Europa hi ha menys de deu en aquest moment", afirma Cerro. A Guipúscoa serà iSare, si tot va bé, per a finals de 2012. Per tant, la intel·ligència està prop de la xarxa elèctrica.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
