Una de las primeras casas en anclar. Crédito:Fraunhofer ITWM
La cantidad de energía producida por fuentes renovables fluye y refluye. El Instituto Fraunhofer de Matemáticas Industriales ITWM ha encontrado una solución alternativa inteligente para estas fluctuaciones. Sus científicos desarrollaron un innovador sistema de gestión de energía que conecta sistemas fotovoltaicos, baterías bombas de calor y coches eléctricos para alimentar hogares individuales o barrios enteros con energía renovable producida localmente.
Las casas flotantes han sido durante mucho tiempo un elemento fijo de los paisajes urbanos en los Países Bajos. Muchos adornan las vías fluviales de Ámsterdam, pero un nuevo vecindario en la ciudad presenta una especie de hogar flotante que no se parece en nada a la casa flotante holandesa tradicional. Equipado con una sofisticada fuente de energía renovable, estas 30 viviendas a base de agua son en gran parte autosuficientes. El operador de la red tendió una sola línea eléctrica compartida a la comunidad del muelle. Esta alimentación de banda estrecha sirve como respaldo para proporcionar energía remota en días nublados.
Un sistema de gestión para comunidades energéticas
El Instituto Fraunhofer de Matemáticas Industriales ITWM y sus socios en un proyecto ERA Net Smart Grids Plus llamado "Grid Friends" desarrollaron el sistema de gestión de energía que permite este tipo de autonomía. "Construimos nuestro sistema de administración de energía para casas individuales para desarrollar un sistema para comunidades energéticas enteras, ", dice el director del proyecto Matthias Klein." Controla los sistemas fotovoltaicos y las bombas de calor, y recarga baterías de automóviles eléctricos y domésticos, por lo tanto, también apoya el acoplamiento del sector ". Suministrar suficiente energía a todos en el vecindario, todo el tiempo, incluso en días oscuros y sin sobrecargar la línea eléctrica compartida a la red pública, no es un asunto sencillo.
El asentamiento de agua en el norte de Ámsterdam está completo desde septiembre de 2019. Crédito:Isabel Nabuurs
La estructura de este sistema de gestión de energía es modular:cada módulo puede instalarse individualmente. Colectivamente, sirven como un centro de energía comunal. Este centro siempre está analizando la situación para determinar hacia dónde debe ir la energía. Los 30 sistemas fotovoltaicos, Las bombas de calor y las baterías instaladas cada una en las casas individuales del vecindario de Ámsterdam funcionan como un gran sistema. Un ejemplo:los residentes de la Casa A están de vacaciones, por lo que consume muy poca electricidad. El consumo en la casa B está aumentando, quizás porque sus residentes están haciendo una fiesta.
El sistema de gestión redirige la energía solar de la casa A para cubrir las necesidades de la casa B, la idea es aprovechar al máximo la energía local y obtener la menor cantidad posible de energía remota de la red pública. El sistema utiliza la batería de la casa cuando está oscuro afuera y la unidad solar no genera electricidad. Puede hacer esto de casa en casa.
El módulo de la batería
El sistema de gestión dota a cada módulo de inteligencia discreta. Esto tiene varios beneficios. Una es que los controladores inteligentes de las baterías domésticas permiten que los sistemas fotovoltaicos funcionen a su máxima capacidad. Esto es inusual. La ley limita la alimentación de los sistemas fotovoltaicos en días muy soleados. De lo contrario, la salida de los sistemas instalados sobrecargaría la red. Esta es la razón por la que las unidades fotovoltaicas estándar deben estrangularse justo cuando el sol es más brillante y podrían generar mucha electricidad. El sistema de gestión de la energía soluciona este problema redirigiendo el excedente de electricidad que los operadores de la red no quieren comprar. y guardarlo en la batería de la casa para su uso posterior.
Un modelo de pronóstico aumenta la eficiencia de estas baterías. El modelo incluye el pronóstico del tiempo en su ecuación predictiva. Primero, determina cuánta energía se espera que produzcan los sistemas fotovoltaicos en las próximas horas, y cuánto calor es probable que se consuma. Luego aplica los resultados de estos cálculos para regular el almacenamiento. Por ejemplo, los sistemas fotovoltaicos funcionan a menos de su capacidad máxima cuando el cielo de la mañana está nublado. Si se espera que el clima mejore por la tarde para que la salida de los sistemas tenga que ser regulada, el sistema de gestión de energía no empezará a almacenar energía por la mañana, en su lugar, espere hasta más tarde para cargar las baterías. En otras palabras, en lugar de seguir la práctica estándar de cargar las baterías con el primer kilovatio hora de electricidad producido durante el día, este sistema espera hasta que haya más energía disponible. Las baterías aún estarán completamente cargadas por la noche, pero sin que se desperdicie energía solar.
El sistema de gestión de energía de Fraunhofer ITWM se conoce con el nombre de Amperix®; myPowerGrid es una plataforma para microrredes y comunidades energéticas. Crédito:Fraunhofer ITWM
El módulo de electromovilidad
Las baterías de los coches eléctricos también deben cargarse, y el mejor momento para hacerlo es cuando los sistemas fotovoltaicos generan mucha electricidad. Sin embargo, una batería descargada no es un espectáculo agradable para los conductores que necesitan hacer diligencias urgentes. "Los residentes pueden determinar los niveles mínimos de carga para sus automóviles simplemente haciendo clic en una aplicación, ", dice Klein. El cincuenta por ciento puede ser suficiente para alguien que solo necesita el automóvil para una compra rápida. El sistema recarga la batería al nivel especificado por el propietario cuando el automóvil está enchufado. Si es necesario, recurrirá a la electricidad de la red pública. El sistema continuará cargando más allá de este nivel si hace sol afuera. Que no, esperará hasta que la producción de energía se recupere nuevamente para recargar la batería. Los beneficios son dobles. Para uno, este "autoconsumo" solar reduce la factura de la luz. Para el otro, cada vatio de energía excedente que se envía a baterías locales en lugar de exportarse aligera la carga de energía de la red pública.
Una opción no solo para grandes comunidades
Estos módulos también pueden implementarse individualmente y adaptarse a la aplicación dada. "Ya existe una base instalada de forma permanente de 60 a 70 de nuestros sistemas que van desde hogares privados y cafeterías hasta empresas enteras y una planta de tratamiento de aguas residuales. Mientras que el sistema de Amsterdam cambia la potencia máxima de hasta 250 kilovatios, las versiones industriales vigentes hasta ahora controlan 150 kilovatios, "dice Klein. Wendeware AG, una escisión de Fraunhofer ITWM, ha estado vendiendo el sistema desde principios de 2019.
