Futures xarxes intel·ligents com a illes petites.

Les illes petites naturals són, en la majoria dels casos, sistemes energètics autònoms no subministrats per la xarxa elèctrica principal i basats fonamentalment en generadors locals de gasoil i centrals d’energia renovable. 

Font: Trialog

El problema d’eficiència energètica d’aquests sistemes s’ha convertit en un dels temes de més debat per a la UE i per a diverses organitzacions de recerca d'arreu del món. En els últims deu anys, ENEA (Consell Nacional italià de Noves Tecnologies, Energia i Medi Ambient), en col·laboració amb la Universitat de Palerm, ha estudiat àmpliament tant la transició del sistema elèctric tradicional d’aquestes illes cap a una estructura de xarxa intel·ligent com l’ús racional. dels recursos locals per a la producció d’aigua calenta, climatització, calefacció i altres serveis d’edificació.

Sistema Energètic de les petites illes.

Els sistemes energètics de les petites illes, mereixen ser investigats ja que aquestes, es caracteritzen per sistemes energètics basats gairebé en la generació de gasoil, xarxes de distribució d’energia gairebé obsoletes i, sobretot, la presència de dispositius de baixa eficiència per a la producció d’aigua calenta i la calefacció / fred.

Les investigacions realitzades els darrers anys a l’illa de Lampedusa (a l’extrem sud d’Itàlia) han posat de manifest que la producció d’aigua calenta provinent dels escalfadors d’aigua d’emmagatzematge elèctric (ESWHs) és la responsable de més del 30% del consum anual d’electricitat dels usuaris finals domèstics i que el pic de potència diària de l’illa es produeix sempre al vespre i es deu principalment a aquests dispositius i, a l’estiu, també per l’aire condicionat.

Font: PV Europe

A Itàlia, els habitants de les petites illes no inverteixen els seus diners per a la instal·lació de sistemes fotovoltaics (PV) o sistemes solars tèrmics per problemes per rebre autorització deguts a la preservació de l’identitat i l’arquitectura del territori.

Les distribuïdores locals pateixen nombrosos problemes a causa dels robatoris d’electricitat, falles, fallades dels transformadors i també, la contaminació ambiental. A més, en pocs anys, els distribuïdors hauran de millorar l’eficiència energètica del sistema d’energia elèctrica o bé pagaran importants penalitzacions introduïdes pel recentment anomenat “decret de illes petites”.

Tots els factors anteriors fan que els sistemes energètics de les petites illes  siguin els candidats perfectes per a una urgent transformació en xarxes intel·ligents més eficients basades en renovables.

L’experiència adquirida durant els darrers anys al sistema energètic de les illes petites italianes mitjançant l’anàlisi de les factures d’energia, reunions amb els distribuïdors, els municipis i els usuaris finals, les simulacions d’ordinador, les mesures de camp, etc., permet afirmar que aquesta transformació ha de començar des de baix, és a dir, a nivell d’usuaris finals.

De fet, la primera causa d’ineficiència a les petites illes és el recurs de tecnologies obsoletes, especialment a nivell residencial. Els escalfadors d’aigua molt antics, que han estat en servei des de fa més de 15 anys, han reduït l’eficiència de calefacció a causa dels dipòsits calescals a les seves resistències. Els aires condicionats, són molt antics i funcionen amb coeficients de rendiment gairebé a la meitat dels nous models. L’absència total d’automatització als edificis fomenta els residus d’electricitat.

Estudis anteriors, vam proposar diverses solucions per a l’automatització d’usuaris residencials, mostrant com el control de les càrregues flexibles és capaç de reduir el consum diari d’electricitat i, alhora, pot aportar beneficis als sistemes d’energia en termes de reducció de pics de potència, caigudes de tensió, etc.

En substituir els ESWH per bombes de calor més eficients o sistemes innovadors de fred, és possible reduir la demanda energètica total de l’illa i, a causa de l’automatització i la gestió de la demanda, per afavorir la penetració de sistemes fotovoltaics.

La disponibilitat de la nova tecnologia al nivell de l’usuari final ha d’anar acompanyada d’una modificació del traçat i del funcionament del sistema d’energia de l’illa. La xarxa ha de fer possible acollir bateries per gestionar els nous fluxos d’energia degut a les plantes fotovoltaiques. El dimensionament, la ubicació i el funcionament de les bateries es podrien gestionar per tal de minimitzar el cost global de generació d’electricitat o la fluctuació de l’energia fotovoltaica.

Font: Siemens Norge

Els distribuïdors, utilitzaran un sistema de control basat en una estructura multi-capa per gestionar els recursos distribuïts i establir un flux continu de comunicació amb els prosumers intel·ligents.

L’anàlisi d’un escenari tan optimista, però, ha de considerar el problema d’estabilitat. De fet, l'augment de la quota de generadors basada en electrònica de potència redueix la inèrcia del sistema elèctric. Per tant, els convertidors de potència han de ser capaços de proporcionar inèrcia virtual o regulació ràpida de freqüència.

Conclusions

La UE imposa noves regles per reduir la dependència de les petites illes dels combustibles fòssils i la implementació de mesures més “verdes” és cada cop més urgent i no més diferible.

La comunitat internacional està interessada en els sistemes energètics illencs petits, com millorar la penetració de les renovables, com millorar la fiabilitat del seu sistema d’energia elèctrica.

Tenint en compte els problemes descrits per a les petites illes, sembla que són bons candidats a l’aplicació de tecnologies modernes / intel·ligents a causa de la presència d’una societat única que gestiona la generació, distribució i venda d’energia elèctrica i l’absència del TSO que generalment imposa límits específics a el perfil d'alimentació diària per motius de seguretat o comercials.

Finalment, els usuaris finals demanen noves solucions per reduir les factures d’energia i necessiten orientació per fer les eleccions correctes.

Tot i això, encara s'han de resoldre  algunes qüestions importants, com ara:

Quina és l'arquitectura més adequada del sistema de control per agregar el recurs distribuït?

La promoció de petits recursos energètics distribuïts és preferible a la instal·lació de poques plantes concentrades?

Quin és el disseny més adequat de la xarxa de distribució intel·ligent?

Les preguntes anteriors mostren que el treball que cal fer per crear petites illes intel·ligents encara està en una fase molt prematura i serà dur.

Font: IEEE Smart Grid