La transición energética está transformando rápidamente el sistema eléctrico. La creciente integración de energías renovables, el aumento del autoconsumo fotovoltaico y la electrificación de nuevos usos como la movilidad eléctrica o la climatización están cambiando la forma en que se genera y se consume la electricidad. Estos cambios plantean nuevos retos para las redes de distribución, que deben gestionar flujos de energía cada vez más variables y descentralizados.
En este contexto, las redes pueden experimentar situaciones de congestión, sobretensión o subtensión, especialmente en sistemas con una elevada penetración de generación renovable distribuida. Estos fenómenos pueden comprometer la calidad del suministro y limitar la capacidad de la red para integrar nuevos consumidores o generadores.
Principales problemas en la red de distribución eléctrica
Congestión en la red de distribución
La elevada presencia de renovables, centros de datos u otras grandes cargas puede saturar la infraestructura existente, limitando la posibilidad de establecer nuevas conexiones e incluso provocando restricciones operativas o desconexiones de elementos previamente conectados.
Caídas de tensión (subtensión)
Sobrecargas del sistema, equipos que demandan demasiada corriente o redes con largas distancias de suministro pueden provocar que la tensión caiga por debajo de los niveles aceptables.
Sobretensiones y picos de tensión
Un excesivo aumento del consumo puede provocar sobretensiones en la red eléctrica. Las elevaciones de tensión, incluso cuando se producen en forma de picos de corta duración, pueden dañar componentes eléctricos y equipos electrónicos conectados a la red.
Distorsiones y armónicos en la red
La presencia de cargas no lineales puede distorsionar la forma de onda eléctrica, comprometiendo la calidad del suministro.
Una posible solución para mitigar estos problemas consiste en incorporar mecanismos de flexibilidad energética en la operación de la red. En este contexto, dotar al sistema de la capacidad de desplazar o ajustar determinadas cargas puede ayudar a evitar muchos de los eventos indeseados que comprometen la capacidad de suministro.
Sea cual sea la solución que se adopte para mitigar estos problemas, el primer paso es poder detectarlos o predecirlos. De ahí la gran importancia de las herramientas de predicción en este ámbito.
Algoritmos avanzados para anticipar problemas en la red
En el ámbito del proyectoPISTIS, CARTIF ha desarrollado un algoritmo capaz de anticipar eventos en la red eléctrica, como congestiones, sobretensiones o subtensiones. Este algoritmo se plantea como un problema de optimización no lineal que permite responder a dos preguntas clave: si se producirá un evento en la red y, en caso de presentarse, qué variación de consumo debe producirse en cada uno de los nodos de la red para evitarlo. Entre todas las soluciones que cumplen con las restricciones del problema de optimización, el algoritmo selecciona aquella que implica la menor desviación posible respecto a la demanda prevista. Si en algún nodo de la red la variación de consumo necesario para que no se produzca un evento supera un umbral determinado, se considera que se producirá el evento, ya que la demanda prevista no sería compatible con operar dentro de los límites establecidos.
Soluciones de CARTIF en flexibilidad energética
Además de las actividades desarrolladas en el proyecto PISTIS, CARTIF participa en diversas iniciativas relacionadas con la flexibilidad eléctrica y la respuesta a la demanda. En el proyectoCERFlex, en colaboración con CUERVA, CARTIF desarrolló algoritmos para la predicción y el control de cargas eléctricas flexibles en comunidades energéticas rurales, así como herramientas para facilitar el intercambio de energía entre iguales. En GeMICE, junto con IGNIS, CARTIF contribuyó al desarrollo de una plataforma digital para la gestión de comunidades energéticas y la creación de mercados internos para compartir excedentes de energía renovable. En el proyecto GEDERA, coordinador por CEMOSA, CARTIF trabajó junto a otras empresas en un arquitectura multiagente para redes eléctricas inteligentes orientada a la predicción, planificación y gestión de cargas flexibles en edificios, con especial atención a la recarga inteligente de vehículos eléctricos. Finalmente, CARTIF participa actualmente en el proyecto europeo ENFLATE (GA 101075783), que busca habilitar la provisión de flexibilidad eléctrica mediante servicios basados en datos y soluciones digitales.
Soluciones como estas contribuyen a mejorar la gestión de las redes eléctricas y a facilitar la integración de energías renovables en el sistema energético. En este sentido, CARTIF continuará trabajando para apoyar la transición hacia sistemas energéticos más sostenibles y eficientes.
Descubre las capacidades de CARTIF en materia de optimización de la gestión de la red eléctrica o integración soluciones de flexibilidad
Es ya un hecho que el momento actual y las próximas décadas son y serán claves en la evolución de la sociedad y del estado de la Tierra, determinando si esta es o no capaz de soportar la gran carga que supone la población humana. A día de hoy, los indicadores son más que preocupantes, y continúan empeorando constantemente.
Ante estos cambios, resulta indispensable la creación de políticas orientadas a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), fijando unos objetivos claros desde este momento hasta 2050. En este ámbito, la ruta establecida por el Gobierno de España en la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo (ELP 2050) permitirá reducir un 90% las GEI a 2050 con respecto a 1990, teniendo en cuenta que es de esperar que el 10% restante sea absorbido por los sumideros de carbono.
Dentro de todos los objetivos definidos para lograr la mencionada descarbonización, la movilidad juega un papel clave, por lo que se hace totalmente imprescindible aunar fuerzas e impulsar cambios en lo que a movilidad se refiere. A pesar de depender, a día de hoy y en gran medida, de los combustibles fósiles, la movilidad sostenible pasa por fomentar la utilización de vehículos eléctricos y transportes y combustibles alternativos, así como por intentar reconducir en cierto modo las costumbres de los ciudadanos en lo relativo a los desplazamientos.
El número de desplazamientos en un día medio laborable superaron los 123 millones en 2007, según la encuesta de movilidad de las personas residentes en España 2006-07 de Movilia. Aproximadamente un 83% de la población realiza al menos un desplazamiento en día laborable y, de estos, más de un 16% (20,3 millones) correspondieron a viajes de ida al trabajo, teniendo que añadir en este caso también el viaje de vuelta. Así pues, y tomando como base el estudio Movilia mencionado anteriormente (estos datos, por tanto, no tienen en cuenta los efectos de las crisis económicas posteriores a la realización del estudio, ni por supuesto de la pandemia), el número de desplazamientos in itinere nacionales en un día medio laborable era en 2006-07 de unos 37 millones sobre el total de 123 millones (casi una tercera parte), realizándose aproximadamente un 63% de los mismos en vehículo privado, como indica el proyecto E-Cosmos.
A tenor de los datos anteriores, puede deducirse que la movilidad de los trabajadores/as tiene, en España, un peso muy elevado sobre el conjunto de la movilidad colectiva, según datos del Observatorio del Transporte y la Logística en España, lo cual tiene como consecuencia un elevado impacto ambiental, social y económico derivados en gran medida de los desplazamientos realizados en medios de transporte ineficientes y contaminantes, como es el automóvil privado.
Por otra parte, desplazarse en automóvil privado para ir y volver del trabajo (o durante la jornada laboral) es un factor de riesgo para la salud, dado que los accidentes de tráfico se han convertido en la primera causa de muerte por accidente laboral en España. De hecho, en España, los accidentes laborales de tráfico (in itinere + durante la jornada laboral) constituyeron un 11,6% del total de accidentes de trabajo con baja, según el Ministerio de Trabajo, Migraciones y Seguridad Social, Gobierno de España. El tiempo de descanso que se pierde para evitar los atascos diarios, habituales en las grandes ciudades, soportar el estrés que conlleva la conducción en horas punta o conducir con la preocupación de llegar tarde al trabajo o no poder estacionar el vehículo incrementan el riesgo de accidente al volante.
Para solucionar toda esta problemática se hace enormemente necesario establecer una muy buena colaboración entre las empresas, las entidades públicas y los proveedores de servicios de movilidad. La constitución de vías de colaboración entre todas estas entidades hará posible la generación de planes de movilidad sostenible para el personal reales y efectivos, que tengan en cuenta las necesidades de sus plantillas y que además deriven en actuaciones reales y provechosas que hagan posible una drástica reducción de los desplazamientos en vehículo privado.
Dada la enorme necesidad que en este momento existe respecto a la consecución de una movilidad cada vez más sostenible, desde el centro tecnológico CARTIF colaboramos con diversas entidades con un objetivo común: desarrollar planes de movilidad sostenible. En este ámbito, trabajamos muy activamente con varias empresas con el principal objetivo de lograr hacer más sostenibles los desplazamientos in itinere de sus empleados, trabajando para ello conjuntamente con todos los agentes implicados.
Es responsabilidad de todos intentar dar el salto y contribuir activamente a la descarbonización del planeta, así que… luchemos todos juntos para intentar que las nuevas generaciones puedan desarrollarse en las mismas (o incluso mejores) condiciones que lo hicimos nosotros desde el punto de vista medioambiental.
CARTIF posee el conocimiento para acompañar a las entidades que lo deseen en el camino a la descarbonización del planeta, no solo en lo relativo a planes de movilidad sostenible, sino también en relación a otras muchas medidas que pueden tomarse al respecto. Es ahora o nunca…
A modo de introducción, conviene destacar que la tecnología blockchain tiene el potencial de transformar el sector energético (y, de hecho, ya ha comenzado a hacerlo). El World Economic Forum ya identificó en 2018 ( en su publicación titualda «Building Block(chain)s for a Better Plannet» (septiembre de 2018) más de 65 casos de uso de aplicación de Blockchain en el sector energético y medioambiental. Estos casos de uso incluyen modelos de negocio para los mercados energéticos, el intercambio de créditos de carbono e incluso la utilización de una cadena de bloques para almacenar la información relativa a certificados energéticos.
El registro distribuido e inmutable que proporciona la tecnología Blockchain permite la compartición de información entre iguales de forma segura y sin la necesidad de intermediarios o entidades centrales que gestionen el intercambio de información. Se trata de una tecnología capaz de transformar completamente muchos procesos en el ámbito de los negocios, la gobernanza y la sociedad, brindando múltiples oportunidades para luchar contra el cambio climático, la pérdida de biodiversidad o la escasez de agua.
Una aplicación muy interesante de blockchain es su utilización en el intercambio de energía entre iguales. Hoy en día, muchos consumidores de energía se han convertido en «prosumidores» (es decir: además de consumir energía pueden también generarla (son capaces de generar energía renovable)). Por ello, y dada la intermitencia y la enorme dificultad de predecir con exactitud la disponibilidad de las energías renovables, los prosumidores pueden decidir instalar dispositivos de almacenamiento para poder almacenar dicha energía y así tenerla disponible cuando la necesiten, e incluso pueden vendérsela a otros consumidores que puedan necesitarla en otro momento. La utilización de Blockchain en este caso es clara: dicha tecnología proporciona un registro distribuido e inmutable de las transacciones realizadas, y elimina la necesidad de entidades centrales que gestionen dichos intercambios. Cuando se plantean estas situaciones, la mayor parte de nosotros pensamos en la energía eléctrica, pero también es posible intercambiar otros tipos de energía, como pueden ser el calor y/o frío residual.
En el ámbito del poyecto SO WHAT, CARTIF ha participado en la definición del modelo de negocio asociado a la utlización de Blockchain para el intercambio de calor y frío residual. Por otra parte, tanto en el proyecto de investigación interno OptiGrid (financiado por el Instituto de Competitividad e Innovación Empresarial (ICE), cuyo objetivo principal era el desarrollo de soluciones innovadoras en el ámbito de las smart grids), como en el proyecto Energy Chain (proyecto financiado también por el ICE y en el cual CARTIF participa en calidad de subcontratado por Alpha Syltec Ingeniería) se ha trabajado y está trabajando en soluciones blockchain para desplegar plataformas de intercambio de energía entre iguales. En el caso del proyecto Energy Chain, los algoritmos de machine learning desarrollados por Alpha Syltec Ingeniería generarán valiosa información sobre predicción de la generación y la demanda que será utilizada como entrada por los contratos inteligentes desplegados en la plataforma blockchain anteriormente mencionada.
Por otra parte, la utilización de Blockchain en el ámbito de las Ciudades Inteligentes o Smart Cities está cada vez más extendido dada su capacidad para transmitir información de forma segura y sin intermediarios. Además de su utilización en el sentido comentado en el párrafo anterior, blockchain puede impulsar la utilización del vehículo eléctrico, puede utilizarse como soporte a la participación ciudadana (incrementando la seguridad, transparencia y fiabilidad en las consultas a la población tales como elecciones, encuestas, referéndums…)
También existen iniciativas que ayudan a las entidades (o incluso a particulares) a compensar su huella de carbono invirtiendo en proyectos de descarbonización, y muchas de ellas utilizan la tecnología blockchain para dotar de una mayor seguridad y transparencia a sus operaciones. Este es el caso de ClimateTrade, cuyo principal objetivo es ayudar a las empresas a alcanzar la neutralidad de carbono ofreciéndoles su servicio de compensación de emisiones.
Otra iniciativa muy interesante es la utilización de blockchain para resolver el problema de la garantía de origen (GdO), que actualmente únicamente puede realizarse mediante acreditación por parte de un tercero que asegurará que un número, X, del total de megavatios-hora de energía eléctrica producidos em una central en un periodo temporal determinado han sido generados a través de fuentes de energía renovables. Utilizando acreditación, lo cual reduce costes y tiempos de espera.
Ciudades como Nueva York y estados como Virginia Occidental han utilizado blockchain para realizar intercambio de energía o para votar utilizando el móvil, Estonia lo está utilizando para la gestión de datos personales, y el Smart City Program de Dubái contempla más de 500 proyectos blockchain que cambiarán la forma de interactuar con la ciudad. Block chain es ya una realidad, y ha venido para quedarse.
