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Microgrids, energía sin interrupciones en entornos industriales

Rudolfo Luis Steinbauer, Program Developer & Technical Director, South Europe Cluster en el departamento de Energy & Sustainability Services de Schneider Electric.

22/02/2021
A nivel global estamos observando una paradoja. Al mismo tiempo que se refuerzan los objetivos climáticos y de energía limpia, se invierten miles de euros en transitar, por ejemplo, hacia la movilidad eléctrica, más eficiente y sostenible. Estas iniciativas resultan indispensables para descarbonizar la economía, pero, al mismo tiempo, provocan un incremento sustancial del consumo de electricidad.
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Dar respuesta a este desafío pasa por integrar las energías renovables en el sistema eléctrico y por apostar por recursos como las microgrids que constituyen una gran herramienta para garantizar la calidad y continuidad de la energía y para dar respuesta a la flexibilidad de la demanda, también en los entornos industriales. Ejemplo de ello es la apuesta que están haciendo los puertos más importantes de California, como veremos a continuación.

¿Qué es una microgrid?

Una microgrid podría definirse como un grupo de cargas interconectadas y de recursos energéticos distribuidos dentro de unos límites eléctricos claramente definidos que actúan como una única entidad controlable con respecto a la red. Habitualmente utilizadas en infraestructuras y todo tipo de industrias, entre otras aplicaciones, las microgrids pueden conectarse y desconectarse de la red permitiendo la operación de ambos modos.

Además de fuentes de generación renovables – como solar fotovoltaica o eólica -, las cargas que consumirán energía en el entrono de la microgrid y el control de todas ellas, las microgrids también pueden integrar almacenamiento y vehículo eléctrico. Su principal beneficio, aportar gestionabilidad a las instalaciones eléctricas mediante la operación de los recursos de generación y consumo en una instalación, los denominados DER, por sus siglas en inglés.

Las microgrids constituyen una tecnología impulsora de la transición energética, ya que permiten la fácil integración de las fuentes de energía renovables. Además, permiten a los usuarios ser más competitivos, ya que, con su gestionabilidad, podrán participar a la flexibilidad del sistema y ser remunerados por ello a través de los mercados de balance y, finalmente, al poder trabajar desconectadas de la red, en modo isla, incrementan la continuidad del servicio. Algo que resultará especialmente interesante a medida que vaya creciendo la adopción de las renovables.

El caso de los puertos de California

En algunos de los puertos más grandes de California se está realizando un esfuerzo de sostenibilidad muy importante. El puerto de Long Beach, por ejemplo, invertirá 15 mil millones de dólares hasta 2030 en equipos de manipulación de cargas con cero emisiones. Y antes de eso, en los puertos de Los Ángeles y San Diego se implementaron programas que permiten que los barcos atracados en el muelle reciban energía de tierra para evitar usar sus generadores diésel auxiliares. En esta misma línea, el puerto de Hueneme ha invertido 14 millones de dólares en proporcionar energía a los barcos que atracan.

Pasar de vehículos alimentados por combustibles fósiles a modelos eléctricos o equipar los barcos para que puedan conectarse a la red del puerto mientras estén atracados tienen grandes beneficios ecológicos, pero los retos a abordar para llevarlo a cabo son muchos. El principal, el incremento de la demanda de energía y, en el caso concreto de Hueneme, también la cantidad de energía eléctrica que su compañía les podía suministrar. En ambos casos, integrar microgrids puede ser la solución, ya que esta tecnología permite gestionar la variabilidad de la carga y realizar una gestión más eficiente y una optimización de las cargas eléctricas.

La apuesta del puerto de Long Beach por una energía limpia y fiable

La decisión de los gestores del puerto de Long Beach de instalar una microgrid tenía su origen en la necesidad de equilibrar las demandas de sus inquilinos, los objetivos de reducción de carbono y la obligación de minimizar el impacto de su actividad sobre las comunidades cercanas.

La tarea no era fácil. Incluso en las mejores condiciones, las microgrids son muy complejas y construir una en uno de los puertos con más actividad del mundo lo complicaba todavía más. Especialmente porque los terrenos son muy valiosos y hay poco espacio disponible para instalar recursos energéticos distribuidos.

El proyecto arrancó en el Centro de Comando y Control Conjunto (JCCC, por sus siglas en inglés) del puerto, su edificio más crítico, ya que albergaba la patrulla del puerto y otros servicios de emergencias, además de las computadoras y los servidores que dan soporte a las 600 cámaras de seguridad que están instaladas en los terrenos del puerto. La microgrid instalada en el JCCC también daría servicio a un edificio cercano en el que se encontraba la compañía encargada de entrar todos los barcos al puerto, Jacobsen Pilot Services.

La construcción de la microgrid empezó el pasado mes de octubre y su puesta en marcha está prevista para agosto de este año.

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Un sistema de alimentación con batería móvil de vanguardia

La microgrid del puerto de Long Beach esta compuesta por una célula solar fotovoltaica para aparcamiento techado de 300 kW, almacenamiento de energía estático de 330 kW y un innovador sistema de almacenamiento de energía con baterías móvil de 250 kW, siendo su componente más destacado este último.

Al tratarse de una zona en la que a menudo se dan situaciones con climatología adversa que dan lugar a inundaciones y que provocan cortes de suministro, los gestores querían ampliar el alcance de la microgrid instalada en el JCCC a todo el puerto. Con este requisito en mente, Schneider Electric diseñó y construyó un innovador sistema de almacenamiento de energía con baterías móvil, que, en caso de producirse cualquier inclemencia meteorológica, permitía el desplazamiento de dichas baterías a la zona en la que era necesaria. Se trataba de un camión plataforma equipado con un banco de baterías de ion de litio y una combinación de contenedores a los que pueden conectarse los diferentes edificios del puerto para recibir energía de las baterías. Así, aunque el sistema móvil habitualmente está aparcado junto al JCCC para responder a posibles eventos de respuesta a la demanda, cuando se produce alguna emergencia en otras instalaciones críticas, puede trasladarse y emplearse para suministrar energía.

Este tipo de sistema de almacenamiento de energía con baterías móvil también ha sido utilizado por Consolidated Edison y NRG Energy en un proyecto conjunto en el que se utilizó una batería móvil de 1MW/4MWh en Nueva York. La batería estaba ubicada en una estación de turbinas de gas, pero se desplazaba a otros puntos de la ciudad.

Una mayor integración de las energías renovables es clave para satisfacer la demanda creciente de energía, pero también añade más complejidad a la red. Para las instalaciones industriales un corte de suministro puede suponer un gran perjuicio, económico y de seguridad. Tal como demuestra el caso de éxito apuntado, tecnologías como las microgrids dan respuesta a estos desafíos ayudando a garantizar la continuidad del servicio.