Comunicación presentada al II Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Lola Alacreu García, Jefe de Proyecto, ETRA I+D
- Antonio Marqués Moreno, Director de Tecnología, ETRA I+D
Resumen
En esta comunicación se explica cómo la inteligencia de las ciudades descansa en gran medida sobre la inteligencia de sus redes de distribución de energía. Las smart grids resultan clave tanto para conseguir eficiencia en la prestación de servicios (públicos o privados) como para de empoderar a los ciudadanos-prosumidores. Se presenta el caso de éxito del proyecto NOBELGRID que, con un presupuesto de 14M€ y liderado por ETRA, agrupa a 21 entidades de 11 países en el desarrollo y demostración de nuevos modelos de negocio y herramientas TIC que mejoran toda la cadena de valor de la energía, desde su generación y distribución urbana hasta su consumo inteligente (incluyendo un innovador Smart Meter de bajo coste). NOBELGRID permite redes de distribución más seguras, sostenibles y orientadas a las personas.
Introducción
En la actualidad el consumo de energía en las ciudades supera el 70% del consumo de energía mundial y en lo que respecta a las emisiones, el 75% -de origen mayoritariamente de carácter energético- se producen ya en el medio urbano a pesar de que la superficie ocupada por las ciudades no supera el 2% (Fernando Ferrando, 2013). Todo esto supone no sólo la necesidad de disponer de redes e infraestructuras de abastecimiento que permitan distribuir la energía necesaria sino también de buscar energías alternativas y nuevas herramientas que permitan reducir los consumos y las emisiones generadas actualmente en las ciudades.
En este contexto, NOBELGRID, con 21 entidades de 11 países y liderado por la empresa ETRA, tiene como objetivo principal proveer a los distintos actores de la Smart city de nuevas herramientas y modelos de negocio, para conseguir redes de distribución más seguras, y estables y lograr ciudades más sostenibles y limpias.
El Proyecto NOBELGRID
El proyecto europeo NOBELGRID, financiado dentro del programa H2020 con 14M€, tiene como objetivo principal mejorar las redes de distribución eléctrica (Smart Grid) desplegadas en Smart cities para así proveer de energía más limpia y segura.
El consumo de electricidad en ciudades es uno de los puntos críticos que preocupa durante los últimos años tanto a las autoridades locales como a las empresas energéticas. Para reducir este consumo, y mejorar el mix de la energía en ciudades, una de las principales medidas tomadas y tenidas en cuenta, es el despliegue de sistemas de generación de energía renovable distribuida en ciudades, como por ejemplo paneles solares, de manera que se reduzca lo máximo posible el uso de energías fósiles y por tanto disminuyan las emisiones generadas. Sin embargo, el uso de estas energías alternativas suponen un problema importante que implica un reto para la red eléctrica de las ciudades, ya que su producción es poco regulable e intermitente, debido a la disponibilidad limitada de luz solar o de viento, pues ambos recursos dependen de las horas de luz solar y de la meteorología.
En el mercado eléctrico tradicional que actualmente se utiliza en las ciudades, se tiene en cuenta la demanda prevista basada en datos históricos de los consumos de los distintos sistemas energéticos desplegados, tanto domésticos como industriales o infraestructuras públicas. Como esta demanda puede variar, la oferta ofrecida por las empresas de distribución eléctrica se va ajustando a medida que pasa el día. En la actualidad, la mayor parte de la potencia generada la aportan las grandes centrales térmicas y nucleares, que operan a un nivel fijo de potencia, y los ajustes necesarios se realizan conectando, desconectando o variando la potencia de otros grupos de generación como pueden ser las estaciones hidroeléctricas o incluso pequeñas centrales térmicas con capacidad de regulación en su generación (Ecoticias.com, 2016).
Por tanto, el uso de energías renovables de forma distribuida en ciudades, puede ocasionar desbalanceo e inestabilidades en la grid que conllevan un aumento considerable en el coste de la gestión y mantenimiento de la red. Para superar esta problemática NOBELGRID desarrolla herramientas que permitan redes más estables y seguras, suavizando las fluctuaciones y perturbaciones que ocasiona la energía renovable inyectada en la red, que dificulta la gestión y mantenimiento de la Smart Grid.
Aplicaciones y servicios TIC para el usuario final
Para cumplir todos los objetivos mencionados, NOBELGRID proveerá de una herramienta para la optimización y mantenimiento de la Smart Grid desplegada en las Smart Cities para los gestores de la red de distribución eléctrica que facilite la integración de fuentes de energías renovables distribuidas en la ciudad haciendo posible redes más estables y seguras.
Otra de las formas de crear redes más eficaces y sostenibles, es empoderar al prosumidor, de manera que participe activamente en el mercado de la energía. Para ello, NOBELGRID ha creado una aplicación para que los usuarios finales de las ciudades, tanto domésticos como pequeños comercios (prosumidores), así como empresas de servicios energético (ESEs) y agregadores, monitoricen y controlen su consumo y producción en tiempo real, permitiéndoles participar activamente en el mercado eléctrico local de la Smart city (Programas de respuesta a la demanda). De esta manera, el prosumidor podrá hacer uso de la energía cuando esta sea más limpia y barata.
Estos programas de respuesta a la Demanda están diseñados para que los prosumidores puedan contribuir a la reducción de los picos de consumo de energía en la Smart Grid, normalmente a través de incentivos que ofrece el operador de la red al prosumidor, y que produce tantos desbalanceo e inestabilidades en la red. Gracias a estos programas de respuesta a la demanda, y los nuevos modelos de negocio definidos en NOBELGRID, los operadores de la red podrán suavizar las fluctuaciones y perturbaciones que ocasionan las fuentes de energía renovable distribuidas en las ciudades.
Además, NOBELGRID aportará beneficios económicos también a todos los actores de la Smart City, no sólo domésticos, sino también a los comercios, empresas de servicios públicos y ESEs, ya que recibirán incentivos y descuentos en la factura de la luz gracias a los programas de respuesta a la demanda que se les ofrecerá a través de la aplicación móvil desarrollada en el proyecto.
El nuevo Smart meter más eficaz, seguro y económico
Para hacer posible todas estas nuevas funcionalidades, NOBELGRID ha diseñado un Smart Meter innovador, seguro y económico que facilitará no solo el acceso a la información de la Smart Grids a todos los actores de la Smart city, sino que además les permitirá su participación activa en el mercado energético local de la ciudad (programas de respuesta a la demanda).
Por un lado los operadores de la red podrán realizar la lectura y gestión de consumos (incluido el corte del suministro si fuese necesario) de manera remota. Adicionalmente, el Smart Meter de NOBELGRID evitará usos fraudulentos ya que cualquier manipulación del equipo será detectada al instante. En cuanto al usuario final, o prosumidor, este será capaz monitorizar y controlar en tiempo real el consumo y producción de los distintos aparatos y equipos eléctricos de la casa, lo que les permitirá ahorrar en su factura gracias a los programas de respuesta a la demanda.
Todos estos resultados serán validados y evaluados durante el proyecto en condiciones reales en cinco ciudades europeas, de cinco países distintos como son España, Bélgica, Reino Unido, Italia y Grecia, involucrando a todos los actores de la Smart City, tales como los gestores de la Smart grid, prosumidores domésticos, empresas de servicios públicos y privados, agregadores, ESEs, etc.
Además, para hacer posible una eficiente implantación de las soluciones desarrolladas, el proyecto trabajará en el análisis de nuevos modelos de negocio, así como de mejoras en la legislación y regulación existente en el campo de las Smart Grids dentro de las ciudades.
Cabe destacar que todas las soluciones diseñadas, desarrolladas y demostradas en el proyecto NOBELGRID son transferibles a todo tipo de ciudades y redes de distribución.
Metodología
En cuanto a la metodología que se sigue en el proyecto NOBELGRID, con el fin de facilitar la gestión el trabajo se ha planteado bajo en el punto de vista de 3 fases diferenciadas.
1. Fundamentos: En la primera etapa, se ha llevado a cabo el análisis y definición de los casos de uso y requerimientos que sentarán las bases del proyecto, así como la descripción y estudio del estado actual del mercado y marco legislativo en el área de las Smart grids y las Smart cities. Como resultado de este análisis se han establecido las reglas para el diseño y desarrollo de las diversas soluciones previstas. Cabe resaltar que, para sentar estas bases, NOBELGRID se basa en el trabajo realizado en proyectos previos también liderados por ETRA y financiados por la Comisión Europea, como NOBEL, SMARTKYE, BESOS y BEAMS.
2. Diseño y desarrollo: En esta fase del proyecto se lleva a cabo el diseño y desarrollo de las distintas aplicaciones de usuario final, como la del operador de la red y el prosumidor, así como del nuevo Smart meter económico y con mayores funcionalidades.
3. Demostración: Durante esta etapa se desplegarán y demostrarán en condiciones reales las aplicaciones y herramientas TIC desarrolladas en el proyecto en cinco ciudades/regiones europeas de cinco países distintos, como son Valencia, Manchester, Flanders, Terni y Atenas. Con los datos extraídos durante la demostración, se evaluará el impacto y se diseñará la hoja de ruta para la reproducción y transferencia de resultados a otros tipos de ciudades.
Cabe destacar que durante todo el trabajo de innovación y desarrollo del proyecto, se ha llevado a cabo un enfoque iterativo para la implementación, de modo que se facilite la interacción entre tecnólogos y usuarios, asegurando así que los resultados del proyecto responden a las necesidades de las ciudades en que se desplegarán.
Conclusiones
El proyecto NOBELGRID ofrece nuevas tecnologías y modelos de negocio para mejorar las redes de distribución eléctrica y a su vez crear ciudades más eficientes, seguras y sostenibles. NOBELGRID supone un paso adelante a la hora de ofrecer servicios energéticos a toda la comunidad, distribuyendo los beneficios de la Smart Grid entre todos los actores de la Smart City de forma más democrática y justa, promoviendo la participación ciudadana y el empoderamiento del prosumidor.
Más información sobre el proyecto en la página web de NOBELGRID.
Referencias
- Ferrando, 2013, Fundación Renovables, Madrid
- Ecoticias.com, 2006.