En el tema del autoconsumo hay un concepto que nunca debemos olvidar: la eficiencia energética. Esta eficiencia debe entenderse tanto desde el lado de la generación como del consumo.
Analicemos primero la eficiencia desde el punto de vista del consumidor. Es evidente que cuanta menos energía eléctrica consuma mi casa, menor será el coste de mi instalación de autoconsumo. ¿Estamos tomando alguna medida de eficiencia para que esto se produzca? Un primer paso que se puede dar es reducir el consumo del alumbrado en el hogar. El cambio de bombillas halógenas y de bajo consumo por tecnológica led va a permitir que reduzcamos bastante el consumo eléctrico en alumbrado. Otro paso que podemos dar es ir sustituyendo nuestros electrodomésticos por otros de clase A+++ que tienen un menor consumo.
Una medida más eficiente, pero que no siempre está al alcance de nuestros bolsillos, es mejorar el aislamiento de nuestra vivienda. El aislamiento de la envolvente del edificio es fundamental. El uso de aislantes en fachadas, techos y suelos y la elección idónea de ventanas con aislamiento adecuado puede reducir el consumo de nuestro edificio.
Otras medidas pasan por el concepto de reeducación en el consumo que deberemos ir aprendiendo si queremos implantar el autoconsumo en el hogar. El simple gesto de apagar bombillas o aparatos eléctricos que no se usan, evitar dejar aparatos electrónicos en stand by (consumo fantasma) y de poner en funcionamiento los electrodomésticos en las horas del día cuando más se genera, permitirá una gestión más eficiente de nuestro sistema. Esto puede hacerse implantando un software de gestión energética SGE en nuestro hogar pero supone un coste económico añadido.
Si estamos pensando en comprar un coche eléctrico, en un futuro se podrá optar por la tecnología V2G (Vehicle to grid) con sus variantes Vehicle to Home (V2H) y Vehicle to Building (V2B). Esta tecnología permite que la energía almacenada en un coche eléctrico pueda ser inyectada a la red eléctrica o a nivel vivienda o edificio utilizando la batería del coche como sistema de almacenamiento eléctrico. De esta forma se puede conseguir una mejor integración de las energías renovables en el sistema eléctrico.
Quizás estas medidas permitirán que una vivienda consuma tan sólo 1.500 kw/h al año frente a los actuales 3.000 kw/h de consumo medio en España. Esto permitiría reducir el coste de nuestra instalación de autoconsumo, lo que supondría que muchas personas se planteen realizar esta instalación en sus hogares.
Desde el punto de vista de la generación, se está avanzando a pasos agigantados. La eficiencia de los actuales paneles fotovoltaicos que utilizan nuevos materiales con mayor vida útil, está muy lejos de los fabricados hace 10 años y el precio por w cada vez es menor llegando a valores de 0.8 € por watio instalado. Igualmente, la tecnología de las baterías cada vez las hace más eficientes y con una durabilidad mayor, soportando mayores ciclos de recarga y a un precio menor.
Pero ¿las empresas fabricantes e instaladoras van a estar preparadas para absorber la demanda creciente de los usuarios principalmente de viviendas residenciales?
Yla red eléctrica¿está preparada para el autoconsumo? Según el operador del sistema eléctrico español, la red está preparada para la entrada a la red de cientos de miles de auto consumidores.
¿Y las compañías eléctricas? Las compañías eléctricas están dándose cuenta de que el autoconsumo tarde o temprano va a llegar para instalarse definitivamente en nuestros hogares y han empezado a mover ficha. Algunas empiezan a comercializar kits de autoconsumo, sistemas de control o contratos de mantenimiento que aseguren un correcto funcionamiento del sistema.
¿Qué necesitamos para que suene la campana definitivamente y todo empiece a funcionar? Simplemente, llegar a un punto de acuerdo donde los distribuidores (compañías eléctricas) vean a los prosumidores (actuales usuarios y futuros productores) como potenciales aliados y no como competidores.
Por una parte, las compañías eléctricas reclaman que el uso de la red de distribución debería ser pagado no solo por el consumidor actual, sino por el futuro usuario productor y como sabemos, estos costes representan más del 50% de la tarifa eléctrica actual. Pero también es verdad que las compañías se van a ahorrar los gastos de generación, difíciles de conocer actualmente.
¿Qué ocurriría si la cuerda se rompe y un gran número de usuarios deciden convertirse en generadores de su propia energía y desconectarse definitivamente de la red? Ahí es cuando entra el gobierno y, dependiendo de las leyes que aplique y en función de si son ventajosas para el consumidor, para las compañías o para ambos cuando el consumidor decida.
Cualquier planta de procesamiento – continua, por lotes, híbrida – puede mejorar sus indicadores económicos, de seguridad y ambientales por dos vías: mejorando sus equipos de procesamiento o mejorando el control de esos equipos.
La mejora de los equipos de procesamiento es, usualmente, una tarea que requiere grandes inversiones, pues casi siempre implica la adquisición de nuevos equipos de procesamiento o, en el mejor de los casos, realizar costosas remodelaciones.
Por el contrario, esos indicadores de desempeño pueden ser sustancialmente mejorados por la vía del control sin hacer, en la mayoría de los casos, ninguna inversión en nuevos medios técnicos de instrumentación y control. Esto es debido a que prácticamente en todos los casos existe un amplio margen para mejorar los indicadores del desempeño de una planta de procesamiento por la vía de su control/regulación.
El origen de este margen de mejora es múltiple. Las causas más comunes son: el sistema de control no está bien diseñado o sintonizado; por desconocimiento o premuras no se aprovechan todas las prestaciones del sistema de control disponible; el programador del autómata o el ingeniero de proceso no son expertos en control; no se conocen con la profundidad requerida las dinámicas de los procesos bajo regulación automática; el diseño de la planta no ha sido realizado bajo el enfoque del diseño integrado.
Son también diversas y numerosas las actuaciones que pueden ejecutarse para mejorar las prestaciones de los lazos de regulación sin inversión alguna y que revisaremos en próximos post, tales como: afinar la sintonía de los controladores, rediseñar el controlador, implementar compensaciones anticipatorias de las perturbaciones ya medidas, afinando la sintonía de los lazos de regulación en cascada, rediseñando o resintonizando los controladores de nivel de los depósitos amortiguadores o de compensación intermedios si fuera necesario, utilizando un algoritmo de regulación avanzado disponible o soportable por el instrumento controlador, reduciendo el acoplamiento entre lazos, haciendo un montaje mejor de la sonda de medición, etc.
En su inmensa mayoría, las plantas de procesamiento están automatizadas bajo estructuras de control (lazo de control básico, control en cascada, control de rango dividido, control selectivo, lazos acoplados, etc.) basadas en el controlador universal PID, en todas sus particularizaciones (P, PI, PD, PID, PI_D, etc.).
A pesar de su longevidad y del desarrollo de múltiples técnicas de control avanzado, el control PID mantiene una abrumadora presencia en la industria de proceso.
Su uso extensivo en la industria es tal que, todas las encuestas que conozco concluyen de forma unánime en que más del 95% de los lazos de control existentes son del tipo PID. Sin embargo, también numerosas encuestas concluyen que un alto porcentaje de los lazos con control PID en el mundo son operados en modo manual, mientras que otro porcentaje similar opera defectuosamente. Por ejemplo, como se muestra en la siguiente figura, en la que se reporta que solo el 16 % de los lazos de regulación PID están óptimamente sintonizados y su desempeño es, por tanto, excelente.
No hay duda de que, en la mayoría de los casos, la incorrecta o deficiente sintonización del controlador puede ser la causa del pobre desempeño del lazo de control o de sus irregularidades en la operación.
Sin embargo, no debe olvidarse que los sistemas de regulación automáticos son sistemas holísticos, y como tales deben ser analizados en su conjunto y no solo a través de las partes que los componen. Por eso es necesario revisar los otros componentes del lazo antes de decidir qué actuación se debe ejercer sobre dicho lazo.
De aquí que el procedimiento de actuación en todos los casos, deba comenzar con una revisión en campo de todos los componentes del lazo (controlador, proceso, actuador, medidor y canales de comunicaciones), así como un análisis de la posibilidad de acoplamientos con otros lazos del proceso.
Del resultado de esta primera fase se determinará qué actuación concreta corresponde realizar para solucionar el mal desempeño del lazo de regulación automática.
CARTIF ofrece este servicio de optimización del desempeño de los sistemas de regulación para una planta de procesamiento. La optimización reduce las oscilaciones y la variabilidad de la planta de producción, haciendo más exacto, rápido, estable y seguro al sistema de regulación, y de este modo mejorar su eficiencia, seguridad, impacto ambiental y rentabilidad.
En próximas entradas iré describiendo el procedimiento de ejecución para cada una de las actuaciones posibles, comenzando por la más simple, la resintonía del controlador.
Esta es la pregunta típicamente fácil de preguntar, pero muy difícil de responder. Si a una persona que desconoce el tema le informas de que el autoconsumo consiste, básicamente, en poner una instalación solar fotovoltaica en su casa y usar la energía que el sol nos brinda para generar la energía que usamos en nuestros hogares, la respuesta parece evidente.
Además, la energía generada es limpia, ya que evitamosemitir CO2 a la atmósfera y gratuita. Pero no hay nada gratis en este mundo, todo tiene su precio.
Seguro que muchos ciudadanos hemos pensado en dar el paso y lanzarnos a generar nuestra propia energía. La Unión Europea nos anima a ello, mediante la reciente iniciativa “Clean Energy for all Europeans”. Esta directiva orientada al periodo 2021-2030 pretende respaldar las iniciativas dirigidas al autoconsumo para que los ciudadanos sean sus propios generadores de energía.
Aquí es donde aparecen los términos económicos, inversión y rentabilidad que llevan al ciudadano a preguntarse las primeras cuestiones que pueden empezar a desanimarle.
¿Cuánto me cuesta la instalación de mis paneles fotovoltaicos? ¿En cuánto tiempo recuperaré la inversión? ¿Qué hago con mis excedentes de energía? ¿Qué ocurre en los periodos que no hay sol?
En primer lugar necesitamos espacio para colocar nuestros paneles. El 35% de la población española que vive en unifamiliares o adosados lo tiene fácil, pero el resto que vive en pisos ya depende de otros factores como sus vecinos o el espacio. De cualquier forma en estos asuntos que benefician a todos, es más fácil ponerse de acuerdo.
Superado este escollo, la siguiente pregunta se responde rápidamente. Para un ciudadano medio que consume 3.000 Kw/h al año, con una inversión de 6.000€ podríamos solucionar nuestro problema. Ahora bien; en este caso nuestra instalación tiene que estar conectada a red y tenemos que poder verter los excedentes a nuestra compañía eléctrica, o tomar energía de la red en caso de desbalance. Si queremos estar totalmente aislados de la red, la cifra se dispara a los 9.000€, debido a que necesitaremos unas baterías para almacenar los excedentes para luego ser usados en caso de falta de sol. La recuperación de la inversión podría estar en la horquilla de 10-20 años dependiendo de la evolución de los precios de la energía, los impuestos al autoconsumo y otra serie de factores a tener en cuenta.
Hoy en día, en algunos países como España con la actual regulación es difícil realizar inversiones en autoconsumo que sean eficientes, debido a una serie de trabas que deben empezar a eliminarse.
El autoconsumo no es solo poner paneles fotovoltaicos en los tejados sino que supone un gran abanico de posibilidades que deberían dejarse fluir libremente. A los paneles fotovoltaicos se les pueden unir otras fuentes renovables de energía que hagan que el autoconsumo se convierta más bien en generación de energía eléctrica y es aquí cuando aparecen nuevas alternativas y preguntas.
¿Por qué no intercambiar energía con mis vecinos? ¿Por qué no obtener beneficios de mis excedentes de energía? ¿Por qué mi municipio no genera su propia electricidad para abastecer, por ejemplo, el alumbrado público? ¿Será algún día mi edificio de energía cero o energía plus? ¿Podré cargar mi coche eléctrico?
La respuesta a estas preguntas puede permitir que la inversión en autoconsumo empiece a ser rentable, pero no solo desde el punto de vista económico, sino también social. El cambio climático es ya una realidad y todo lo encaminado a la reducción de la quema de combustibles fósiles será bienvenido.
Hay que pensar que el autoconsumo puede beneficiar a todos los actores del actual sistema energético, desde compañías eléctricas, fabricantes de paneles solares y baterías, instaladores, empresas de mantenimiento, ingenierías, centros de investigación y usuarios finales. La inversión es también a largo plazo: el futuro de nuestro planeta.
Todas estas y otras tantas preguntas tendrán una respuesta clara en los próximos años cuando los modelos de energía cambien y nos concienciemos de que lo pasado nunca fue mejor.
