VE i les restriccions de les fonts renovables.

Actualment, la majoria dels conductors de vehicles elèctrics (VE) carreguen el vehicle per la nit. Això podria ser un problema durant la propera dècada quan hi hagi més VE combinat amb una xarxa elèctrica que cada cop, disposa de més gernació de fonts renovables. 

Els VE requereixen molta energia per carregar-se i la producció d'energia solar no és possible a la nit. Això vol dir que les infraestructures de la xarxa elèctrica hauran de continuar depenent de generació de gas o caldrà disposar de molt d'emmagatzematge per poder subministrar energia. Una solució més senzilla seria fomentar la càrrega dels VE  diürna aprofitant que  la majoria dels conductors estan a la feina. Això podria ser més econòmic i fer que la xarxa elèctrica esdevikngui més estable.

Les energies renovables i els VE són clau per la descarbonització i combatre el canvi climàtic, però  aquestes tecnologies, podrien presentar dificultats. Actualment, la majoria de conductors de VE carreguen per la nit, aprofitant les tarifes més barates de l'electricitat que coincideix quan la demanda és baixa i la generació amb les centrals que consumeixen combustibles fòssils proporcionen gran part de l'electricitat per atendre la demanda dels consumidors

Segons un informe realitzat per enginyers d'Stanford, han determinat que l'adopció massiva de vehicles elèctrics, juntament amb els conductors de VE que carreguen per la nit, podria canviar la demanda elèctrica màxima. Satisfer aquesta demanda més alta podria necessitar la necessitat d'explotar plantes amb combustibles fòssils o, dependre de la capacitat  d'emmagatzematge suficient, principalment a partir de bateries carregades durant el dia per l'excés de la generació de les fonts renovables. La primera opció és massa contaminant, mentre que la segona requereix la construcció massiva de emmagatzematge a la xarxa. Ambdós  mètodes són molt cars.

Una millor solució, seria fomentar la càrrega de vehicles elèctrics a la feina durant el dia quan la producció d'energia solar és màxima.

Per això cal  fomentar la càrrega diürna i incentivar la inversió en infraestructura de càrrega en els llocs de treball perquè  els conductors ho facin allí.

Les vendes de cotxes elèctrics continuen creixent. Es preveu que les vendes de VE passin del 5% de totes les vendes de vehicles nous el 2022 al 30%, el 2030. 

En un món que en un futur preveu el 90% de tots els vehicles seran VE,  només l'energia necessària per la càrrega, podria suposar un terç de tot el consum elèctric. És necessari que aquest augment de la demanda es reparteixi durant el dia per evitar pics d'ús que no coincideixen amb la producció d'energia renovable. També podria ajudar un programari i una tecnologia innovadora per posar en valor el V2G i així proporcionin energia a la xarxa.

Ramon Gallart

La flexibilitat per construir un nou sistema d'energia elèctrica.

Per gestionar la demanda d'electricitat d'acord amb el full de ruta energètic de la UE pel 2050, les xarxes elèctriques han de dependre tant de la flexibilitat de l'oferta com de la demanda i s'han d'estructurar com un sistema de sistemes.

La crisi energètica va començar l'estiu del 2021 a causa del baix subministrament de gas natural i que es va deteriorar encara més, amb la invasió russa d'Ucraïna. Tot plegat, ha posat de manifest la necessitat d'una política energètica europea més independent. El full de ruta energètic de la UE pel 2050, mitjançant el qual, la UE vol ser climàticament neutre, és una gran oportunitat per reduir la dependència energètica dels països veïns, però també presenta reptes a resoldre.

En els propers 10 o 30 anys, s'espera que la demanda d'electricitat europea augmenti, la qual cosa requereix que també augmenti el subministrament, especialment de fonts renovables. El problema de les fonts renovables, especialment l'energia solar i eòlica, és que creen patrons energètics variables que de vegades no poden satisfer la demanda, i això pot provocar restriccions de la xarxa.

Per exemple, avui a Europa hi ha aproximadament 1,5 milions de vehicles elèctrics, mentre que l'objectiu de la UE per al 2030 és de 30 milions. Si els 30 milions de vehicles elèctrics es carreguessin al mateix temps amb les xarxes actuals, el sistema no ho suportaria. Per tal de satisfer la demanda elèctrica, el sistema requereix flexibilitat pel costat del consum o flexibilitat pel costat de la generació o, idealment, per ambdues bandes. 

Això significa que l'electricitat  s'ha de consumir quan es genera.  Llavors, com es pot equilibrar aquesta situació? Aquí és on cal introduir altres elements com la capacitat d'emmagatzematge pel costat de l'oferta i la gestió de la demanda pel costat del consum. Això vol dir, per exemple, que els conductors de cotxes elèctrics no poden connectar el seu cotxe quan vulguin; han de triar el moment en què la generació renovable ho permet.

La Xarxa Europea d'Operadors de Sistemes de Transport Electric (ENTSO-E) va publicar un document que presenta una visió integral del que cal per aconseguir un sistema elèctric adequat per a una Europa neutre en emissions de carboni.

Aquest futur sistema d'energia a Europa serà un Sistema de Sistemes, que necessitarà una forta cooperació entre el transport i la distribució, i entre els diferents sistemes energètics. Tots els operadors seran facilitadors clau per fer que aquest futur sistema energètic funcioni.

ENTSO-E, va destacar que aquest sistema d'energia està a l'abast, tot i que cal canviar quatre elements per fer-ho possible: el desenvolupament de la flexibilitat del sistema a gran escala, sincronitzades amb les necessitats futures del sistema i l'eliminació gradual de la generació de combustibles fòssils; un funcionament del sistema que estigui a l'altura del repte d'aquest Sistema de Sistemes molt més complex mitjançant la innovació i la cooperació; un marc regulador facilitador i un disseny de mercat com a facilitador clau.

Des del punt de vista econòmic, l'element de flexibilitat, actualment representa el cost més gran, tot i que Smart Energy Europe (SmartEn), una associació empresarial europea que integra les solucions impulsades pel consumidor de la transició energètica, va publicar un estudi sobre com la demanda podria comportar grans estalvis tant per als consumidors com per als distribuïdors d'electricitat. Segons SmartEn, un escenari que permeti l'activació total de la flexibilitat d'edificis, vehicles elèctrics i indústria pel 2030 podria suposar, cada any, un estalvi de 37,5 milions de tones d'emissions de gasos d'efecte hivernacle, 11,1 €—29,1 mil milions d'euros estalviats en inversions a la xarxa de distribució, 71.000 milions d'euros estalviats pels consumidors directament, 15,5 TWh (61%) van evitar restriccions de les renovables i 2.700 milions d'euros es van estalviar en la capacitat evitada de generació màxima.

Com més variable sigui el sistema d'energies renovables, més riscos hi ha de congestió al sistema, per la qual cosa cal assegurar-se que els consumidors flexibles realment rebin els senyals per consumir quan hi ha molta generació renovable. Si hi ha massa generació renovable, cal aturar la producció per evitar la congestió del sistema. Però si realment s'estan donant senyals als consumidors que necessiten consumir o emmagatzemar, llavors  es redueixen els costos  provocat per la menor energia de les renovables.

La millora gradual de la xarxa, l'augment de les energies renovables i la flexibilitat necessària dins de la xarxa també s'estan implementant en diferents ciutats d'Europa. Però s'està treballant per canviar la infraestructura. 

Ramon Gallart

Reptes per a una xarxa intel·ligent.

Les característiques d'una xarxa intel·ligent, són diferents d'una xarxa elèctrica tradicional de manera que, poden presentar oportunitats per fer un sistema de generació i subministrament d'energia més fiable i resistent. 

Alguns reptes per la fiabilitat dels sistemes elèctrics actuals i pel futur immediat són:

1.- Infraestructura de xarxa heterogènia i envelleix a un ritme ràpid al mateix temps que adopten control digital i automatització avançada.

2.- La intermitència dels recursos energètics renovables, dificulten el lliurament d'energia en temps real a la demanda i, per tant, generen preocupacions per un servei de qualitat de servei.

3.- La liberalització dels mercats elèctrics ha creat expectatives per uns preus més racionals i millor qualitat del servei.

4.- L'augment de les tensions geopolítiques arreu del món, un altre aspecte que impacta sobre la fiabilitat són les guerres modernes i asimètriques, que provoquen pors de la seguretat ciberfísica amb atacs a la infraestructura del sistema.

5.- Garantir la seguretat dels consumidors i operadors és fonamental.

6.- Finalment, pel que fa a la tecnologia, existeixen noves funcionalitats per la detecció avançada, els temps de processament més ràpids i la intel·ligència artificial. Això. augmenta el llistó per a la consciència de la situació i els temps de resposta que s'espera per les exigències de la qualitat de servei.

Com a resultat, la necessitat de planificar fiabilitat a la xarxa intel·ligent, és un esforç empresarial i d'enginyeria impulsat per nombrosos factors, objectius que estan contradicció en un panorama que està en constant evolució pel que es refereix al maquinari, programari, polítiques i presa de decisions.

Les xarxes intel·ligents es defineixen com la integració de tecnologies d'energia, comunicacions i informació per a una infraestructura d'energia elèctrica que atengui  a les càrregues alhora que, evolucioni de forma contínua pel que te a veure en les aplicacions finals.

Hi ha dues característiques principals de les xarxes intel·ligents. Una definitòria que és la generació d'energia distribuïda per fonts intermitents. Els Recursos Energètics Distribuïts (DER) (és a dir, eòlics, solars i l'emmagatzematge) presenten una generació d'energia més modular, escalable i flexible. És necessari crear i millorar tècniques per prevenir avaries, integrar les energies renovables de manera més fluida a nivell de transport i distribució; i augmentar la electrificació dels vehicles elèctrics, edificis i altres dispositius de la xarxa.

Una altra característica de les xarxes intel·ligents, que les diferencia de la xarxa elèctrica tradicional, són  els sistemes de comunicacions digitals i els sistemes d'informació moderns formen part integral de la xarxa intel·ligent com els sistemes elèctrics. En conseqüència, la interoperabilitat entre les tres dimensions de la xarxa intel·ligent (energia, comunicacions i sistemes d'informació) esdevé fonamental per al funcionament, el rendiment i la robustesa, no només pels seus components, sinó pel seu conjunt. En conseqüència, la ciberseguretat esdevé tan important com la seguretat física de la infraestructura.

Si es pensa en el sistema de sistemes que és una xarxa intel·ligent en termes arquitectura d'interoperabilitat, tenim que:

1.- Sistemes d'energia:  Comprenen els dominis de generació d'energia, transport, distribució i clients, juntament amb el proveïdor de control, serveis i els mercats. És responsable de la generació, consum, transport i distribució d'energia .

2.- Sistemes de comunicacions: Inclou les xarxes i els dispositius de comunicacions que connecten diversos elements dins d'un domini, i entre dominis, entre si. La infraestructura troncal d'Internet, així com les LAN, constitueixen aquesta dimensió i gestionen el trànsit de dades per a les comunicacions.

3.- Sistemes de tecnologia de la informació: Relatiu a la infraestructura física de sistemes i xarxes informàtiques, servidors de bases de dades, dispositius IoT que resideixen en diversos dominis funcionals (com ara proveïdors de serveis, clients, mercats, etc.). Aquesta dimensió es refereix als fluxos de dades abstractes per a aplicacions específiques com ara la facturació, les activitats i ofertes de participació en el mercat, la supervisió de sensors, l'anàlisi i el control i la gestió de la distribució (DMS) i DER (DERMS).

En resum, la fiabilitat i la resiliència de les xarxes intel·ligents, requereix que no només els components dels sistemes elèctrics de la xarxa intel·ligent siguin fiables i resilients, sinó que els components i sistemes de comunicació i els sistemes d'informació també ho siguin. Ja existeix una gran quantitat de bones pràctiques sobre la fiabilitat per al disseny i el funcionament dels blocs per la construcció de les xarxes intel·ligents, però també hi ha noves oportunitats per a l'enginyeria i les bones pràctiques, en concret  pel que fa a les interaccions entre els diversos components i sistemes.

La fiabilitat dins dels sistemes Smart Grid es poden planificar i implementar segons les línies de les activitats següents:

1.- Identificar els components i les peces fiables que s'implementen en una xarxa intel·ligent.

2.- Conceptualitzar l'enginyeria per dissenyar els sistemes resilients que implementin funcionalitats específiques.

3.- Determinar nous processos de fiabilitat per implementar i operar tot el que te a veure en una Smart Grid.

4.- Contribuir amb els estàndards que integren les millors pràctiques i mètriques per a la fiabilitat  relacionats amb una xarxa intel·ligent.

Ramon Gallart

Bateries a les llars.

Les bateries formen part del futur energètic. Cal posar-ne una a la llar per emmagatzemar la generació solar, gestionar l'ús d'energia i reduir els costos?  

Segons diferents  estudis, s'identifiquen les següents motivacions per instal·lar bateries a les llars:

1.- Per utilitzar la  pròpia energia de les PV:  Les cases que tenen PV, normalment generen més del que es necessita durant la hores de màxima generació i, menys del que es necessita quan la capacitat de generació es menor  (matins i vespres)  i  res a la nit.

Si no es disposa d'un bateria, quan cal més energia de la que genera el sistema solar, s'importa de la xarxa o, també es pot exportar els excedents a la xarxa.

Però, a mesura que creix la capacitat de generar energia elèctrica amb el Sol, la potència màxima que es pot exportar a la xarxa te restriccions a molts llocs  de manera que, una de les conseqüències és que quan hi ha molt excedent en una mateixa xarxa elèctrica, la tensió  augmenta i els inversors reduiran la generació o fins i tot, es desconnectaran.

Una manera d'evitar-ho és canviar els consum quan hi ha molt d'excedent movent els consums dels: termos elèctrics, bombes de les piscines, l'aire condicionat, electrodomèstics com els rentavaixelles, les rentadores i les assecadores i també, la càrrega del VE.

Si encara hi han excedents, es pot emmagatzemar en una bateria i utilitzar-la més tard per reduir l'energia que es lliura a la xarxa per disposar de les càrregues que no es possible moure el seu ús. L'energia que cada dia  es pot transferir a través d'una bateria, serà la que sigui el mínim de l'excedent de generació i, la quantitat que normalment s'importa. Per exemple, amb una energia excedentària  de 3 kWh de generació al dia però s'importen només 2 kWh per satisfer els consums nocturns, l'energia màxima que caldria disposar de la bateria  seria de 2kWh.

2.- És bo per al medi ambient: Emmagatzemar l'energia solar i consumir-la en comptes de la que prové de la xarxa la qual de per si, no es pot garantir que provingui de recursos fòssils, ja te beneficis ambientals. No obstant i com la majoria de les bateries són tecnologia d'iò de liti, s'està treballant per que l'impacte de la fabricació d'aquestes bateries sigui menor. Altres maneres de reduir-ne  els impactes ambientals sense utilitzar bateries, són: utilitzar menys energia.

3.- Per la independència de la xarxa elèctrica: Un estudi del 2017 va manifestar que gairebé el 70% dels enquestats volia desconnectar-se de la xarxa elèctrica. Les llars en zones rurals ho han estat durant dècades, però, segons les activitets, necessiten grans sistemes solars i grans bateries recolzades amb generadors dièsel.

Una bateria domèstica pot fer funcionar la llar quan falla la xarxa. Estar desconnectat de la xarxa significa que també cal gestionar la bateria de manera diferent per mantenir suficient energia en reserva per satisfer les necessitats quan no es disposi de suficient energia.

4.- Per estalviar diners: Es possible utilitzar una bateria per reduir costos de dues maneres:

- Emmagatzemar l'energia solar excedent i després utilitzar-la més tard en comptes de consumir energia de la xarxa quan el seu preu, és alt. El cost de l'electricitat varia al llarg i per cada dia, en funció de la demanda i de la generació disponible. 

- Unir-se a una central elèctrica virtual (VPP).  Una VPP és una xarxa de bateries solars domèstiques de la qual la xarxa elèctrica pot extreure energia en moments de necessitat. Els operadors de les VPP solen oferir descomptes en el cost de la bateria ja que els seu model de negoci, es basa en la seva gestió per aprofitar les tarifes dels comercialitzadors

Ramon Gallart

Primera reacció nuclear en cadena.

Un munt de maons de grafit negre que contenien urani, va ser coneguda com la primera reacció nuclear en cadena autosostenible creada per humans. Vuitanta anys més tard.

Va ser un fred 2 de desembre de 1942, sota el camp de futbol de la Universitat de Chicago, Enrico Fermi i els seus col·legues, van dur a terme un experiment de física que va canviar per sempre el món. Un molt important pas endavant per als Estats Units en la seva carrera del Projecte Manhattan per burlar Alemanya en la recerca d'armes atòmiques, el secret experiment anomenat Chicago Pile 1, va accelerar el final de la Segona Guerra Mundial. També va obrir la porta als isòtops mèdics que tracten el càncer, els neutrons per a experiments de la tecnologia i la ciència dels materials i, l'energia nuclear segura i com a font renovable. Avui dia, aquesta energia ho alimenta tot, des de submarins fins a llars i empreses sense afegir cap  emissió de carboni a l'atmosfera.

L'experiment de Fermi va ser alhora complex i senzill. Una pila de maons de grafit de 6,6 m d'ample per 8,3 m d'alçada n'incloïa uns quants que contenien petites quantitats d'urani. Varetes llargues i verticals de fusta recobertes de cadmi, lligaven la pila per esdevenir un material que permetia frenar el moviment dels neutrons. A mesura que les les barres s'extreien, Fermi i el seu equip van demostrar que els àtoms que hi havien al nucli i eren d'urani, podrien provocar que es dividissin. Alguns dels neutrons que van ser expulsats dels àtoms originals van ser absorbits per altres àtoms d'urani, sempre alliberaven energia de manera segura fins que al tornar inserir les barres, era possible frenar la reacció en cadena fins a aturar-se per complet.

Va ser considerat un important èxit, l'experiment va rebre el sobrenom de CP-1. Va produir energia per encendre una petita bombeta. Ara, l'energia nuclear alimenta moltes llars d'arreu del món i també, molts  submarins. 

Convé que un experiment tan depenent del grafit, el material que es troba en la mina d'un llapis comú, segueixi escrivint història. L'èxit del CP-1, per a una generació va significar el final d'una guerra mundial i va inspirar la formació de  laboratoris que des de llavors,  han beneficiat a totes les generacions.

El primer, va ser el Laboratori Nacional d'Argonne del Departament d'Energia dels Estats Units, en van seguir setze més, creant una potent xarxa d'investigació i desenvolupament centrada inicialment en l'energia nuclear, però finalment també en moltes altres àrees de la ciència.

Actualment, Argonne utilitza el seu ric coneixement històric i experiència en l'energia nuclear per abordar altres qüestions, com ara el canvi climàtic, les energies renovables i la seguretat nacional. Tot i la història d'Argonne, avui dia s'està treballant amb nous dissenys i tecnologies,

El disseny del reactor nuclear ha recorregut un llarg camí des de la pila i les barres de control de fusta de Fermi. Hi ha reactors d'aigua lleugera, reactors d'aigua bullint, reactors refrigerats per sodi, reactors ràpids avançats i molts altres.

Hi ha plans per a ràpids micro-reactors que es poden construir en una planta i portar-los a un altre lloc per fer l'assemblatge. Aquests reactors tenen aplicacions per alimentar zones allunyades o àrtiques i assegurar bases militars. Fins i tot, pot ser que algun dia s'utilitzin per ser enviats a estacions de  recarregar camions elèctrics de llarg recorregut. Aquests reactors, es poden utilitzar per a aplicacions de calor industrial que ajudaran a descarbonitzar la indústria; Els reactors refrigerats per aigua es poden utilitzar per fer calor i així, reduir l'ús del gas natural.

En particular, aquests nous dissenys, tenen la capacitat d'augmentar la quantitat d'energia extreta de l'urani en un factor de 100. Això significa que redueixen significativament la quantitat de combustible nuclear usat que queda després de la generació d'energia i el que implica sobre quant de temps, el combustible nuclear usat continua sent perillós. 

Els avenços en la seguretat dels reactors nuclears han anat progressant amb el disseny del reactor Argonne. Per exemple, el laboratori va provar amb èxit la seguretat inherent (es basa en la idea que un reactor es podria refredar mitjançant la seva pròpia física) durant un hipotètic accident simulat. Els resultats van ajudar al Japó durant i després de l'accident de la central elèctrica de Fukushima I del 2011.

Els recursos informàtics d'alt rendiment d'Argonne, als científics també els permet accelerar els complexos càlculs físics que Fermi i el seu equip van realitzar manualment. La intel·ligència artificial i els models i simulacions d'alta fidelitat, permeten als enginyers crear bessons digitals de nuclis de reactors. Les tecnologies i el programari que Argonne desenvolupa per als reactors nuclears es comparteixen amb la indústria perquè tots els dissenys nuclears es beneficiïn de la comprensió fonamental de la física iniciada per Fermi i els seus col·legues.

Argonne, ha dut a terme milers i milers d'experiments i són analitzats amb el mateix programari informàtic que es fa servir per dissenyar nous reactors. D'aquesta manera, es vinculen els dissenys basats en ordinador a la física real.

Combinades, aquestes millores donen lloc a una energia neta i segura que és cada cop més rendible. Vuitanta anys després del innovador experiment de Fermi, l'energia nuclear (de pau) està preparada per un proper gran moment.

Font: Laboratori Nacional d'Argonne

V2G i la xarxa elèctrica.

Avui dia, el més habitual és que els vehicles elèctrics (VE) estiguin connectats a les estacions de recàrrega per carregar les  bateries amb electricitat de la xarxa elèctrica. Però ls cotxes també poden tenir la capacitat d'invertir el flux i enviar energia cap a la xarxa.

A mesura que augmenta el nombre de vehicles elèctrics, les seves bateries podrien servir com a font d'energia rendible i a gran escala, amb un impacte en la transició energètica.

El vehicle-to-grid (V2G) pot impulsar el creixement de l'energia renovable, desplaçant la necessitat d'emmagatzematge estacionari d'energia i disminuir la dependència de generació amb gas natural, la qual, avui en dia s'utilitzen per gestionar la intermitència de les fonts renovables.

Una nova combinació d'algoritmes que integren factors com els objectius d'emissió de carboni, la generació d'energia renovable variable (VRE) i els costos d'emmagatzematge, autoconsum, etc. i, les  infraestructures de distribució i  transport permetrà, no només com els vehicles elèctrics podrien proporcionar servei a la xarxa, sinó també el valor de les aplicacions V2G per a tot el sistema energètic i si els vehicles elèctrics, podrien reduir el cost de descarbonitzar el sistema elèctric.

A mesura que les nacions persegueixen estrictes objectius per limitar les emissions de carboni, l'electrificació del transport s'ha disparat i la taxa d'adopció de vehicles elèctrics s'accelera. (Algunes projeccions mostren que els vehicles elèctrics substituiran els vehicles de combustió interna durant els propers 30 anys.) Amb l'augment de la conducció sense emissions, però, augmentarà la demanda d'energia. Llavors, el repte és garantir que hi hagi prou electricitat per carregar els vehicles com que aquesta electricitat provingui de fonts renovables.

Però l'energia solar i eòlica són intermitents per això calen instal·lacions d'emmagatzematge d'energia, per exemple, o centrals elèctriques que generen amb gas natural o hidrogen. Per tant, assolir els objectius d'energia neta resultarà difícil de fer.

Precisament aquí és on el V2G pot tenir un paper destacat i ser benvingut ja que les bateries de vehicles elèctrics podrien tenir en moments de màxima demanda gràcies a la tecnologia V2G que té la capacitat de tornar a injectar electricitat al sistema, de manera que no cal instal·lar ni invertir en turbines de gas natural. 

Hi han intensos debats a favor i en contra sobre si les xarxes elèctriques podran suportar els vehicles elèctrics. La resposta és un "potser" matisat. Depèn de diversos factors, com ara la velocitat de la modernització dels components de la xarxa, el volum de vendes de vehicles elèctrics, on es produeixen i quan, quins tipus de càrrega de vehicles elèctrics s'estan fent i quan, les decisions polítiques i reguladores i, sobretot, l'economia.

Per exemple, la ciutat de Palo Alto, Califòrnia, és un microcosmos de molts d'aquets problemes. Palo Alto compta amb la taxa d'adopció de vehicles elèctrics més alt dels Estats Units: el 2020, una de cada sis llars de la ciutat era propietari d'un vehicle elèctric. Dels 52.000 vehicles matriculats a la ciutat, 4.500 són vehicles elèctrics, i els dies feiners, els viatgers condueixen entre 3.000 i 5.000 vehicles elèctrics més per desplaçar-se al seu treball. Els residents poden accedir a uns 1.000 endolls o ports de recàrrega repartits en 277 estacions de recàrrega públiques, amb uns altres 3.500 endolls de recàrrega que hi han situats a les llars.

El govern de Palo Alto ha establert un Pla d'Acció per a la Sostenibilitat i el Clima molt agressiu amb l'objectiu de reduir les seves emissions de gasos d'efecte hivernacle a un 80 %  per sota del nivell de 1990 per a l'any 2030. En comparació, l'objectiu de l'estat és aconseguir aquesta quantitat el 2050. Per fer possible aquesta reducció, Palo Alto ha de tenir el 80 % dels vehicles en els propers vuit anys matriculats a la ciutat elèctrics (uns 100.000 en total).

Per assolir els objectius de reducció d'emissions de Palo Alto per al 2030, la ciutat, que és propietària i opera de la companyia elèctrica, vol augmentar significativament la quantitat d'energia renovable local que s'utilitza per a la generació d'electricitat, inclosa la capacitat d'utilitzar els vehicles elèctrics distribuïts com a recursos energètics (connexions vehicle-to-grid (V2G) ). Per això, s'han proporcionat incentius per a la compra tant de vehicles elèctrics com de carregadors, la instal·lació d'escalfadors d'aigua amb bomba de calor i la instal·lació de sistemes solars i d'emmagatzematge de bateries.

Hi ha, però, aspectes per resoldre per complir els objectius d'emissions de la ciutat per al 2030. Per exemple, a la ciutat, avui encara hi han llocs, on ni tan sols es pot instal·lar una bomba de calor més sense haver de reconstruir part del sistema de distribució elèctrica o, ni tan sols es possible tenir un carregador de vehicles elèctrics.

El sistema de distribució elèctrica de Palo Alto es va construir per a les càrregues elèctriques dels anys 50 i 60, quan la calefacció, l'aigua i la cuina de la llar funcionaven principalment amb gas natural. Sota aquesta situació, el sistema de distribució no té la capacitat de suportar els vehicles elèctrics. A més, el sistema va ser dissenyat per una arquitectura d'alimentació unidireccional i no, per a dispositius d'energia renovable distribuïda que modifiquen el flux d'energia.

Un gran problema són els 3.150 transformadors de distribució de la ciutat. Segons un estudi d'impacte de l'electrificació del 2020, es va trobar que més del 95 % dels transformadors residencials estaran sobrecarregats si Palo Alto assoleix els seus objectius de vehicles elèctrics per al 2030.

El sistema de distribució elèctrica de Palo Alto necessita una actualització completa per permetre a la companyia equilibrar els pics de càrrega, gestionar els fluxos d'energia bidireccionals, instal·lar el nombre necessari d'endolls de càrrega dels vehicles elèctrics i aparells elèctrics per donar suport als objectius de reducció d'emissions de la ciutat i subministrar energia i, d'una manera segura, fiable, sostenible i cibersegura. 

De fet, Palo Alto està considerant invertir 150 M US$ per modernitzar el seu sistema de distribució, però això necessitarà de dos a tres anys de planificació, així com altres tres o quatre anys o més per realitzar tota la feina necessària. A més, com altres indústries, el negoci de l'energia s'ha digitalitzat, el que significa que les habilitats necessàries són diferents de les que es requerien anteriorment.

Font:  Robert N. Charette es  internacionalment reconegut en tecnologia de la informació i gestió del risc dels sistemes.

Canvi del panorama hidroelèctric a Espanya

La poca capacitat hidroelèctrica representa un exemple d'alguns dels canvis que es donaran en un món que s'escalfa.

A finals del del segle XIX, es van començar a construir preses per fer que els rius funcionin com màquines formades per una sèrie de rescloses i turbines. Aquestes rescloses van transformar els cursos dels rius que fluïen lliurement i eren capaços de donar vida a diferents especies de peixos d'aigua dolça. Aquest fet va permetre il·luminar habitatges i negocis, i fer funcionar diferents procesos productius, el tèxtil en el cas del riu Ter.

A Espanya,  l'evolució anual de la potència hidràulica instal·lada va arrivar als 17. 097 MW al 2023 i va represen al voltant del 12% de la capacitat de generació d'energia (https://www.ree.es/es/datos/generacion). Però moltes de les centrals d'aquests rius s'acosten o han superat els seus 100 anys i algunes empreses de generació han d'afrontar cares actualitzacions, poden haver casos que els sigui mes rendible tancar-les.

Fa anys que es ve arrossegant sequeres dels rius. En temps de sequera, aixó a fet necessari generar amb central de combustibles fòssils que ha fet incrementar les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

Aquesta disminució de la generació d'energia hidroelèctrica a Espanyaa a fet que segons un nou informe de l'Observatori de Sostenibilitat, assenyalés que la sequera va determinar una disminució del 40% a la generació hidroelèctrica, mentre es van disparar les emissions de les centrals de gas i carbó. De fet, Espanya va augmentar les emissions del mercat de carboni un 9% el 2022 on  les emissions de gasos efecte hivernacle associades a la producció d'energia van augmentar un 24% per la qual cosa no es pot dir que s'avancés en la descarbonització l'any 2022. 

Pel que fa a la producció d'energia del 2022, la sequera va significar una disminució del 40% en la generació hidroelèctrica, mentre es van disparar les emissions de les centrals de gas, que van augmentar la producció un 53% i les centrals de carbó, que van augmentar la producció un 56%.

Una altre perspectiva pot portar a pensar que fins i tot, l'energia hidroelèctrica no és 100% neutral en carboni donat què els embassaments de tota mena són fonts de metà que es genera per la descomposició de la matèria orgànica que hi ha sota l'aigua.

Per tant, aquesta creixent vulenrabilitat de les centrals hidroelèctriques, cal tneir-les en compte en els models de transició de la xarxa energètica.

L'energia hidroelèctrica sempre ha estat variable, en gran part segons els capricis de la pluja i la neu per això, les preses que hi han a Espanya poden tenir dos tipus d'aprofitaments hidroelèctrics:

1.- El fluent, en aquelles on no hi ha capacitat d'emmagatzematge i es turbina en continu,

2.- Els aprofitaments de regulació en què independentment del cabal, es pot graduar la quantitat d'aigua i produir energia hidroelèctrica quan es necessiti, ja que l'aigua s'emmagatzema aigües amunt. 

Dins dels aprofitaments hidroelèctrics de regulació, hi ha dos tipus de bombament:

1.- El bombament pur en què no hi ha aportació del riu i tota l'aigua procedeix d'un dipòsit artificial construït per emmagatzemar el recurs hídric i deixar-lo anar quan es necessita produir energia,

2.- El bombament mixt, en què l'aigua procedeix de les aportacions del riu i del bombament, en què l'aigua es torna a elevar per produir energia.

Al PNIEC es va publicar una advertència ambiental a les possibles actuacions en els sistemes hidroelèctrics i de bombament hidràulic de manea que tindran en compte les possibles afeccions dels cabals als rius, ja que podrien afectar el bon estat de les aigües.

Dins del pla del Ministeri per a la Transició Ecològica, es va publicar que reglamentàriament, es podran habilitar els mecanismes que permetin aplicar a les noves concessions que s'atorguin una estratègia de bombament, emmagatzematge i turbinat per maximitzar la integració d'energies renovables,

Ramon Gallart.