iSare, embrión de la red eléctrica del futuro
2011/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Según los expertos, en un futuro no muy lejano, la red eléctrica será inteligente, conocida como Smart Grid. Conducirá la electricidad desde donde sobra hasta donde se necesite y podrá almacenarla cuando no sea necesario. Seguramente esta red no será perfecta, pero se gastará mucha menos energía que en la actualidad. Se aprovechará mejor las fuentes existentes, quedando atrás el actual estado energético centralizado, dependiente de combustibles fósiles y, por tanto, contaminante.
Sin embargo, todavía hay que hacer mucho trabajo. Hay que poner muchos ingenieros trabajando. Hay que superar problemas muy diferentes. Hay que afinar muchas tecnologías y crear otras nuevas. Es un gran esfuerzo, pero los ingenieros ya están en marcha; investigadores de todo el mundo han comenzado a desarrollar el concepto de red inteligente. Los que trabajan en Gipuzkoa están recogidos en el proyecto iSare, en la construcción de una microrred que quieren instalarse en el Parque Tecnológico de Miramón.
"Debemos ahorrar energía, reducir costes, mejorar seguridad y fiabilidad. ¿Cómo? Pues bien, se han realizado unas experiencias piloto y los que saben sobre este tema afirman que la solución son las microrredes inteligentes", explica Ibon Cerro, jefe del departamento de I+D de JEMA y coordinador de la investigación en el proyecto iSare. "Con la demanda energética existente, la red está llegando a los límites. Además, la demanda es cada vez mayor, por lo que las microrredes deberán mantener este crecimiento".
La idea es totalmente novedosa; la energía se creará en las propias microrredes y serán autónomas. No obstante, también estarán conectados a la red eléctrica general para poder explotar la red eléctrica actual de la misma manera que se explota. O así, la idea de Smart Grid es crear una red de microrredes inteligentes. Los expertos buscan una gran estructura inteligente de pequeños componentes inteligentes.
El proyecto iSare de Gipuzkoa responde a este planteamiento. No es más que un primer paso, una de esas microrredes inteligentes que los ingenieros podrán experimentar. Con los años, una vez afinado el funcionamiento de iSare, se crearán más microrredes y se conectarán entre sí. De esta manera, la red futura se irá incrementando progresivamente.
Con el proyecto iSare y otros que están funcionando en el mundo, los ingenieros quieren crear una revolución.
El viaje de la electricidad
"El modelo de red actual es totalmente centralizado", explica Haritz Macicior, ingeniero de CIDETEC-IK4. "La energía se genera en unos pocos grandes núcleos, desde donde se distribuye a menudo a lugares muy alejados".
Para utilizar la red actual es necesario calcular previamente la cantidad de energía necesaria en cada momento. Hay que tener en cuenta si la noche, el día, el mediodía, el atardecer, el lunes o el domingo, y calcular previamente la energía que se consumirá en cada momento. Al cálculo hay que sumar la pérdida de energía en el transporte. "Con la red actual, la distancia a recorrer por la energía es muy grande. [En el camino] puede suponer una pérdida del 14%", afirma Macicio. Una vez añadida la energía que se va a perder, hay que generar más energía de la que indica el resultado del cálculo. Por si acaso.
Pero quieren cambiar eso. La inteligencia de la red significa que funcionará de otra manera. "No calcularemos la cantidad de energía que necesitaremos, sino que generaremos toda la energía que podamos hasta que la capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía esté cubierta. Y después la red trabajará para mejorar la eficiencia en el uso de la energía", afirma Cerro.
Retos tecnológicos
Ahí está la inteligencia. La red leerá los sensores y podrá estimar dónde se necesita energía en cada momento y de dónde se podrá extraer. En general, al generarse la energía en las propias microrredes, deberá recorrer una distancia muy reducida de una zona a otra, ya que no será necesario recurrir a una fuente situada fuera de la misma. De esta forma se minimizarán las pérdidas por transporte.
En esta novedosa estructura tendrán gran importancia las guardas. No se puede gestionar una microrred si no hay acumulación de energía. La energía debe estar disponible en cualquier momento. La cuestión es dónde. Este es uno de los principales retos para los ingenieros, que necesita una solución de cara al futuro.
Ya se han propuesto tres formas de almacenar grandes cantidades de electricidad. El primero es el más visible para la gente de la calle: las baterías. Al igual que la energía se almacena para el teléfono móvil en baterías de ion de litio, podrían existir baterías de entrada de electricidad a la micro red. El problema es el tamaño, con baterías mucho más grandes que las del teléfono. Afortunadamente, esta investigación avanza muy rápido.
"Este momento es bastante bueno, ya que la automoción está impulsando el desarrollo de baterías de ion litio", afirma Macicio. Además, las microrredes inteligentes tienen una ventaja sobre los coches eléctricos. "Para iSare, por ejemplo, no es tan importante la evolución de la batería, ya que las baterías estarán paradas. No deben trasladarse de un lugar a otro de forma continua, en el caso del coche eléctrico sí, por lo que necesitan baterías de muy alta densidad energética para aumentar la autonomía y reducir en lo posible el peso de la batería".
En cualquier caso, la idea de red inteligente es incorporar a la red baterías de vehículos. Es posible que mientras el coche esté conectado a la red, la red retire la electricidad del coche en lugar de hacerlo, dependiendo de la demanda. "No está nada claro cómo se va a llevar a cabo, pero los expertos aseguran que en el futuro habrá millones de coches eléctricos conectados que formarán un gran almacén desde el punto de vista de la red", afirma Macizo. Bajo consumo de electricidad de las baterías de cada coche, habrá movimientos energéticos muy elevados. Y, por ejemplo, se puede optimizar el sistema para redirigir la electricidad en pequeñas horas de la noche y volver a cargar los coches antes del amanecer.
Las baterías no estarán sólo en este trabajo. La segunda forma de almacenar energía son los supercondensadores. Los condensadores son componentes típicos de los circuitos eléctricos, que almacenan temporalmente la electricidad para proporcionar de forma instantánea una corriente corta de alta intensidad. Los ingenieros quieren utilizar la misma idea, pero a gran escala. Para dar una idea, en ambos casos se puede comparar la capacidad de acumulación de electricidad mediante una magnitud denominada capacidad. La capacidad de un condensador convencional se mide en microfaradas, mientras que la de un supercondensador se mide en faradetán -millones de veces más capacidad. "Hablamos de supercondensadores de 63 faradas, por ejemplo", afirma Cerro.
La tercera propuesta son los volantes de inercia; en lugar de almacenarse en forma eléctrica, la energía se acumula acelerando el movimiento circular de un volante; luego se puede recuperar haciendo la conversión inversa, es decir, generando electricidad con ese movimiento.
Se trata de tres ideas diferentes que no se van a apoyar en ninguna de ellas. "Los tres se probarán en Miramón", afirma Cerro. "Creemos que las tres son aptas para microrredes". Uno de los objetivos de iSare es probar esta idoneidad en la realidad.
Una oportunidad para las renovables
La combinación de sistemas de almacenamiento de grandes cantidades de energía y una red de gestión inteligente es una buena noticia, sobre todo en el campo de las fuentes de energía renovables. "Ahora hay momentos en los que los aerogeneradores eólicos se detienen porque no hay dónde almacenar esa energía que generan. Dependiendo del viento, tienen que apagarlos de vez en cuando", dice Cerro. "Pero queremos que se genere toda la energía posible, la red la guardará y la gestionará más tarde. Queremos generar energía cuando hay viento o mientras suena el sol".
Para probarlo se instalarán en Miramón placas fotovoltaicas y dos aerogeneradores, uno de eje vertical y otro de horizontal. "Todavía tenemos que hacer estudios para saber dónde suena el viento". No obstante, se procederá a su instalación. Son imprescindibles para la microrred.
Toda la red requerirá una gran labor de coordinación, pero Ibon Cerro es muy optimista. "Toda la investigación la podemos realizar en Gipuzkoa. Creemos que con este proyecto Gipuzkoa será una referencia. En Europa y Estados Unidos, los expertos hablan de estas redes y hay proyectos similares. Claro, no somos los primeros, pero esperamos estar entre los cinco primeros".
Otros muchos investigadores están desarrollando proyectos específicos relacionados con la red inteligente, pero muy pocos están preparando una microrred completa. "En Europa hay menos de diez en este momento", afirma Cerro. En Gipuzkoa será iSare, si todo va bien, para finales de 2012. Por lo tanto, la inteligencia está cerca de la red eléctrica.
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