La isla Graciosa de las Azores es pequeña, con algo menos de 5.000 habitantes y una carga máxima de solo 3 megavatios. Pero lo que está ocurriendo allí podría ser un indicio de una tendencia emergente que está a punto de recalibrar todo el sistema energético mundial.
La isla, que está en medio del Atlántico, ha tenido que importar y quemar diésel para satisfacer la demanda de energía durante el siglo pasado. Una forma costosa y sucia de proporcionar energía, y que los isleños estaban ansiosos por abandonar. La solución: construir una planta fotovoltaica solar de 1 megavatio, una instalación eólica de 4,5 megavatios y un sistema de almacenamiento de energía de 6 megavatios y 3,2 megavatios hora.
"No pudieron encenderlo hasta que introdujeron el almacenamiento como un amortiguador para protegerse contra las inestabilidades de las energías renovables y estabilizar la red", dijo Sen Zhang, vicepresidente senior de ingeniería de Greensmith Energy, una empresa de Wärtsilä dedicada a la gestión de software energético, que se ha dedicado a integrar y optimizar el uso en la isla de almacenamiento, energía renovable y combustibles fósiles tradicionales. "Necesita tener un sistema de control híbrido para controlar las energías renovables y el almacenamiento de energía y la generación térmica tradicional en conjunto para minimizar [los combustibles fósiles] y maximizar las energías renovables".
Los desafíos a los que se enfrenta Graciosa son familiares, y no solo para las islas lejanas. A medida que el mundo continúa instalando mayores cantidades de energía renovable intermitente, la importancia del almacenamiento es mayor. GTM Research espera que el mercado estadounidense de almacenamiento de energía se duplique solo en 2018. Bloomberg NEF espera que el mercado global se multiplique por seis veces para 2030.
La respuesta casi instantánea del almacenamiento junto con sus reducciones constantes de precios significa que es a la vez un recurso cada vez más viable para garantizar una red estable y receptiva y, con mayor frecuencia, se combina directamente con la energía solar y eólica para crear sistemas híbridos.
"Hay razones técnicas reales en torno a la inestabilidad e imprevisibilidad de las energías renovables", dijo Zhang. La clave para desbloquear una penetración muy alta de las energías renovables depende del mayor uso de sofisticados sistemas de gestión de energía.
Los sistemas de gestión de energía para la generación a gran escala siempre han existido, aunque en el pasado no adoptaron la forma de software sofisticado. Tal como lo describe Zhang, en el pasado, la gestión de la energía en generación implicaba construir un exceso de capacidad.
"En la vieja forma de gestionar la energía, con el carbón y la nuclear soportando la carga base, no se necesita velocidad porque ninguno de los activos puede moverse rápido de todos modos", dijo. "Entonces, la solución es construir capacidad de sobra para cubrir los picos de la demanda”.
Ese enfoque obviamente no se da con los sistemas de energía híbridos porque la eólica y la energía solar no son despachables, y las baterías, aunque se han abaratado, son todavía relativamente caras. La capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía tampoco es tan grande como para que puedan ser utilizadas indefinidamente. Todo lo cual significa que los sistemas de gestión de energía para plantas híbridas de energía renovable deben ser rápidos e inteligentes. "Es como un jugador de ajedrez: necesitas ver los pasos a seguir sobre lo que va a suceder para optimizar inteligentemente tus movimientos", dijo Zhang.
Por ejemplo, Greensmith's GEMS, un sistema patentado de gestión de energía, no solo puede controlar el almacenamiento y las energías renovables en incrementos de 100 milisegundos, sino que también utiliza el aprendizaje automático y análisis de datos históricos y en tiempo real para calibrar qué tipo de generación se necesita en momentos específicos. También se beneficia del conocimiento de su empresa matriz, Wärtsilä, que ofrece todo, desde plantas de energía basadas en motores de combustión interna hasta sistemas fotovoltaicos a gran escala.
"Un motor diésel muy rápido necesita cinco minutos para comenzar, las plantas de carbón tardan medio día y las turbinas de gas tardan horas, por lo que debe encenderlas con suficiente tiempo de espera. Es por eso que la inteligencia es importante ", dijo Zhang.
La importancia de los datos
La inteligencia que combina las variables climáticas y el conocimiento de los sistemas específicos que se están integrando es fundamental, especialmente porque las baterías son un recurso limitado. Los datos de Greensmith provienen de celdas de baterías, motores, plantas fotovoltaicas y cualquier otro componente de un sistema de energía híbrido y transmite esa información a la nube, donde se almacena.
"Esa es la base de datos para nuestros cálculos", dijo Zhang. "Usamos la nube para almacenar datos de seis años, recopilarlos y refinar nuestros algoritmos y nuestro conocimiento sobre la base de los datos recopilados. Somos como Google en el sector de la energía, y los datos son el rey ".
Luego, los datos se ponen en un modelo virtual, que permite simulaciones detalladas de cómo funciona una planta de energía híbrida. Esa inteligencia está unida a las tecnologías informáticas, como las redes neuronales artificiales, que son utilizadas por industrias como el comercio de acciones y las redes sociales que permiten el aprendizaje automático avanzado y las predicciones.
Estas características de recopilación y análisis de datos ayudaron a Greensmith a desarrollar un producto llamado GEMS Analyzer, que puede calcular el rendimiento energético, la tasa de rendimiento interno y el costo de energía nivelado para los proyectos antes de que comiencen. "Le da a los clientes la confianza de que entregamos lo que decimos antes de tomar una decisión", dijo.
La evolución futura de los sistemas de gestión de energía es una que Zhang espera reflejar lo que ya sucedió con los sistemas operativos de las computadoras. En los primeros días, los fabricantes de hardware requerían que los consumidores usaran su propio software. Eso obviamente no duró, y Zhang espera que ocurra la misma separación entre el hardware y el software con los sistemas de administración de energía. Por ejemplo, Greensmith ya ha realizado más de 70 instalaciones con 16 tipos diferentes de baterías y una docena de diferentes tipos de inversores.
"Creo que hacia dónde se dirige el mercado es a ser independiente del hardware, y estamos desarrollando un software independiente del hardware que oculta la información patentada del proveedor del usuario final", dijo. "He visto ir y venir a muchos vendedores de baterías y proveedores de electrónica de potencia, pero toda la industria ha prosperado. Creo que la forma en que podemos mantener el impulso y hacer que el almacenamiento de energía sea más sofisticado con las energías renovables es tener el software totalmente separado del proveedor del equipo".
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