Millora per la fabricació de les bateries de Liti.

Des de mitjans del segle XX, amb l'ambició de fer bateries més eficients, s'ha estat fent recerca per fer possible l'ús de l'òxid de niobi, concretament una forma d'òxid de niobi conegut com a T-Nb2O5.

Aquest material únic és conegut per la seva capacitat per permetre que els ions de liti, les partícules minúscules i carregades que fan funcionar les bateries, es moguin ràpidament dins d'ell. Com més ràpid sigui possikble fer que aquests ions de liti es mogin, implica que més ràpidament es pot carregar una bateria.

El repte està en optenir  moltes capes que han de ser molt fines i planes que tinguin una qualitat prou alta com per poder-les utilitzar en aplicacions pràctiques. Aquest problema prové de la complexa estructura de T-Nb2O5 i de les formes similars que te l'òxid de niobi.

En un article publicat a Nature Materials, membres del grup de recerca d'Andrew Rappe a la Universitat de Pennsilvània van col·laborar amb investigadors de l'Institut Max Planck i la Universitat de Cambridge per demostrar amb èxit que es possible obtenir aqeustes capes fines d'alta qualitat i aixó permet que els ions de liti es moguin significativament més ràpid.

Aquest important canvi permet una sèrie de nopes potencials aplicacions que van des de la càrrega de bateries d'alta velocitat fins a la informàtica eficient energèticament.

En altres paraules, el que s'ha aconseguit es fere que el moviments  dels ions de liti no pertorben l'estructura cristal·lina del  T-Nb2O5.

Per exemple, es pot entendre aquesta millora  com un aparcament de cotxes que te diversos pisoss on els ions de liti són cotxes i l'estructura de T-Nb2O5 formen rampes, que permeten que els cotxes es moguin amunt i avall entre els nivells.

Aquestes transicions canvien les propietats electròniques del material, permetent-li passar de ser un aïllant a un metall, el que significa que passa de bloquejar el corrent elèctric a conduir-lo. Aquest important canvi  fa que la resistivitat del material disminueix en un factor de 100.000 milions.

ACtualment, s'ha desenvolupat les bases computacionals per teoritzar les condicions necessàries per donar lloc a l'estabilitat de les transicions mitjançant càlculs de la teoria funcional de la densitat, un mètode de mecànica quàntica utilitzat per investigar l'estructura electrònica de sistemes de molts cossos, especialment àtoms, molècules.

Aquests càlculs teòrics, han ajudat a racionalitzar les múltiples transicions de fase que es van observar, així com com aquestes fases podrien estar relacionades amb la concentració d'ions de liti i la seva disposició dins de l'estructura cristal·lina. Aquesta entessa ha permés controlar i manipular eficaçment les propietats electròniques de les pel·lícules primes del T-Nb2O5.

Els càlculs de les simulacions atòmiques tenen grans beneficis per avançar en els fonaments de la ciència a l'acadèmia, però també en diverses tecnologies per a la indústria.

En manipular aquestes transicions de fase, s'ha demostrat que es podia controlar repetidament i de manera fiable les propietats electròniques d'aquestes fines capes. A més, alterant la composició química de l'elèctrode "gate", un component que controla el flux d'ions en un dispositiu, es va poder ajustar la tensió a la qual el material es torna metàl·lic, ampliant encara més les potencilas aplicacions.

Font: Hyeon Han et al, Li iontronics en pel·lícules primes T-Nb 2 O 5 monocristal·lines amb canals de transport iònic vertical, Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01612-2

Resistència a la generació distribuïda.

El debat sobre la generació distribuïda, especialment la basada en l'energia solar a les teulades, planteja dubtes sobre l'estratègia global d'energies netes. Permetrem que models de negoci obsolets ens afectin en el futur?

L'energia distribuïda no es limita a la reducció de carboni; és també una qüestió de resiliència, democratització i empoderament econòmic local. No obstant això, observem una preferència pels projectes centralitzats en detriment dels distribuïts.

És imprescindible treballar per disposar d'un marc regulador que alineï la rendibilitat de les empreses de distribució amb el creixement de l'energia distribuïda, evitant que això es percebi com una amenaça per al sector.

Per quantificar tots els beneficis de l'energia solar distribuïda, hem de considerar factors com la resiliència de la xarxa, els estalvis en infraestructures, i reconèixer les inversions necessàries per facilitar aquesta transició en lloc d'oposar-s'hi.

Tot i que no és aplicable a tot arreu, prioritzar els entorns edificats en comptes d'explotar ecosistemes verges podria reduir la necessitat de grans projectes solars a gran escala. Per avançar en aquesta direcció, seria de valor: realitzar anàlisis de cost-benefici entre renovables distribuïdes i centralitzades; explorar nous models de negoci per a les distribuïdores d'energia que es beneficiïn de l'orquestració de la xarxa, no només de la construcció d'infraestructura; defensar polítiques que protegeixin i accelerin el creixement de l'energia distribuïda.

Aquesta transició serà un èxit si  fa evolucionar el paper de les distribuïdores cap a un futur d'energia distribuïda i involucri a la societat.

La tecnologia ja està a punt. La societat ha d'entendre la importància d'aquest canvi, i per això és essencial que la innovació política estigui a l'altura de les demandes socials.

La recent directiva europea sobre l'energia compartida permet a la societat i a les PIMEs compartir energia a través de les xarxes de les distribuïdores. No cal cap tecnologia com seria el blockchain; només el balanç de les dades dels comptadors intel·ligents dels participants en cada període d'integració. Els participants poden monetitzar l'energia segons les seves preferències, amb una governança exercida per una comunitat energètica independent, dirigida per la ciutadania i sense ànim de lucre, o per un tercer. Tot i que molts països europeus encara estan adoptant aquesta innovació, ja hi ha casos d'èxit a Itàlia, Espanya i França, mentre que Alemanya encara ha de superar diverses barreres per fer-ho possible.

La gestió quotidiana sovint ens fa perdre de vista com hauria de ser el distribuïdor del futur. Per què una empresa distribuïdora d'energia elèctrica no hauria de donar suport a les microxarxes i implementar mercats d'intercanvi d'energia entre iguals? 

Ramon Gallart.

Demanda Global d’Electricitat: Tendències, Reptes i Perspectives Futures

El darrer anàlisi de l'Agencia Internacions de l'Energia (IEA) explica que malgrat els impactes duradors de la crisi energètica mundial, el creixement de la demanda d'electricitat s'ha mantingut robust durant el primer semestre del 2024 a causa de la sòlida activitat econòmica en moltes regions, les intenses onades de calor i la contínua electrificació.

Informe

Creixement moderat el 2023 i es preveu un creixement més fort previst fins al 2026

La demanda global d’electricitat va experimentar un augment moderat el 2023, creixent un 2,2%. Aquest creixement, tot i ser positiu, va ser lleugerament inferior al 2,4% observat el 2022. Un factor significatiu d’aquest increment contingut va ser la disminució del consum d’electricitat a les economies avançades, que van afrontar un entorn macroeconòmic difícil marcat per una inflació elevada i una reducció de la producció industrial. En contrast, països com la Xina, l’Índia i moltes nacions del sud-est asiàtic van experimentar un fort creixement en la demanda d’electricitat, cosa que ressalta les diferents condicions econòmiques arreu del món.

Economies avançades vs. mercats emergents

A les economies avançades, la desacceleració de la demanda d’electricitat va ser impulsada principalment per la reducció de les activitats de fabricació i producció industrial. Les elevades taxes d’inflació i les incerteses econòmiques van conduir a un comportament de consum cautelós i a una menor producció industrial, la qual cosa va limitar el creixement de la demanda d’energia. D’altra banda, els mercats emergents, especialment a l’Àsia, van continuar experimentant un fort creixement econòmic, cosa que va impulsar un augment corresponent en el consum d’electricitat. Aquesta divergència subratlla la complexa interacció de factors econòmics que influeixen en la demanda global d’energia.

Perspectives Futures fins al 2026

Mirant cap al futur, s’espera que la demanda global d’electricitat augmenti a un ritme més ràpid, amb un creixement anual mitjà projectat del 3,4% fins al 2026. Aquesta acceleració serà impulsada per una millora de les perspectives econòmiques globals, que s’espera que impulsi la demanda d’electricitat tant a les economies avançades com a les emergents. En particular, s’espera que les economies avançades i la Xina experimentin augments significatius en el consum d’electricitat a causa de l’electrificació continuada dels sectors residencials i de transport, així com l’expansió ràpida de la indústria de centres de dades.

El paper de l’electrificació per fer possible la descarbonització

A mesura que el món continua avançant cap a fonts d’energia més netes, el paper de l’electricitat en el consum final d’energia esdevé cada cop més important. El 2023, es preveía que la quota de l’electricitat en el consum final d’energia  arribés al 20%, respecte al 18% el 2015. Aquest progrés és necessari, però cal una acceleració addicional per assolir els objectius de descarbonització global. Segons l’Escenari de Zero Emissions Netes el 2050 de l’Agència Internacional de l’Energia (AIE), que s’alinea amb la limitació de l’escalfament global a 1,5°C, la quota de l’electricitat en el consum final d’energia haurà d’aproximar-se al 30% el 2030. Això ressalta la necessitat de continuar invertint en energia renovable i eficiència energètica per assolir aquests objectius.

Nous impulsors de la demanda d’electricitat

Un dels impulsors més significatius del creixement futur de la demanda d’electricitat serà l’augment del consum dels centres de dades, la intel·ligència artificial (IA) i el sector de les criptomonedes. El 2022, els centres de dades van consumir globalment una estimació de 460 terawatts-hora (TWh) d’electricitat. El 2026, aquesta xifra podria més que duplicar-se, superant els 1.000 TWh, un nivell de demanda aproximadament equivalent al consum total d’electricitat del Japó. Aquest augment en l’ús d’electricitat subratlla la necessitat crítica d’actualitzar les regulacions i les millores tecnològiques per millorar l’eficiència i gestionar l’impacte ambiental d’aquests sectors amb un alt consum d’energia.

Espanya  en la transició cap a l’energia renovable

Espanya ofereix un microcosmos de les tendències i reptes més amplis dels mercats mundials d’electricitat. El 2023, la demanda d’electricitat a Espanya va caure un 2,3%, continuant una disminució des de l’any anterior. Aquesta caiguda va ser impulsada principalment per una disminució de la producció industrial, malgrat la baixada dels preus del gas i l’electricitat. La lenta recuperació de la demanda industrial reflecteix els desafiaments econòmics més amplis que afronten les economies avançades.

Pel que fa a la generació, Espanya ha fet grans progressos en l’expansió de la seva capacitat d’energia renovable, especialment en la tecnologia solar fotovoltaica (PV). La capacitat fotovoltaica va créixer de 15,3 gigawatts (GW) a finals del 2021 a 22,7 GW al setembre de 2023, amb la PV ara representant al voltant del 16% del Mix de generació d’electricitat del país. Aquest ràpid creixement de les energies renovables també ha provocat un augment en l’ús de l’emmagatzematge hidroelèctric per bombeig, que va augmentar gairebé un 50% respecte al 2022.

Tanmateix, la caiguda de la generació total d’electricitat a Espanya (al voltant del 4,5%) va superar la disminució de la demanda, principalment a causa d’una reducció del 30% en les exportacions d’electricitat després d’un augment el 2022 impulsat pels alts preus del gas i el mecanisme d’Excepció Ibèrica. Aquest mecanisme, que es va prorrogar fins a finals del 2023, va jugar un paper clau en l’estabilització dels preus de l’electricitat a la regió.

La transició energètica d’Espanya també està marcada per l’eliminació gradual de la generació d’energia a partir del carbó. Les últimes quatre plantes de carbó del país estan programades per convertir-se a gas, usos alternatius com l’hidrogen, o per tancar. Aquest canvi és emblemàtic del moviment més ampli lluny dels combustibles fòssils cap a fonts d’energia més netes a tota Europa. Mentrestant, l’expansió de l’energia renovable, especialment la solar fotovoltaica, requerirà estratègies d’integració efectives, especialment durant els períodes de baixa demanda i alta generació solar, típicament en els mesos de primavera.

La integració de les energies renovables serà crítica per a Espanya i altres països mentre treballen per assolir els seus objectius de seguretat energètica i descarbonització. El tancament planificat de les centrals nuclears a Espanya entre el 2027 i el 2035 subratllarà encara més la importància de desenvolupar polítiques energètiques sòlides per gestionar la transició cap a un futur energètic més net.

En definitiva, a mesura que la demanda global d’electricitat vagi augmentant, impulsada pel creixement econòmic i l’electrificació creixent de diversos sectors, el món s’enfronta a reptes i oportunitats. L’expansió de les energies renovables, la creixent importància dels centres de dades i altres sectors amb un alt consum d’energia, i la transició contínua lluny dels combustibles fòssils, ressalten la dinàmica complexa que opera al panorama energètic global. Assolir els objectius dobles de seguretat energètica i descarbonització requerirà esforços coordinats, tecnologies innovadores i polítiques previsores per garantir un futur energètic sostenible per a tothom.

Ramon Gallart

Tret de sortida de les bateries a les xarxes elèctriques.

En els darrers anys, la xarxa de distribució elèctrica ha experimentat transformacions que han redefinit el seu funcionament tradicional. En aquest context, la irrupció de les bateries i altres instal·lacions d'emmagatzematge d'energia ha esdevingut un punt d'inflexió transformacional.

Aquestes tecnologies, que permeten emmagatzemar energia durant els períodes de baixa demanda i alliberar-la quan la demanda és alta, estan transformant profundament el panorama energètic, generant tant oportunitats com desafiaments per als gestors de les xarxes de distribució.

La bateria no és només un component més del sistema elèctric; representa un canvi de paradigma en la manera com es gestionen i operen les xarxes de distribució. Amb la capacitat d'injectar o absorbir energia de la xarxa en moments clau, les instal·lacions d'emmagatzematge estan redefinint la dinàmica de l'oferta i la demanda, forçant els gestors de xarxa a replantejar les seves estratègies i procediments.

En resposta a aquests canvis, la Comissió Nacional dels Mercats i la Competència (CNMC) ha emès una resolució que estableix noves especificacions detallades per a la determinació de la capacitat d'accés de generació a la xarxa de transport i distribució. Aquest text regulador ha marcat un abans i un després en la tasca dels gestors de xarxa, imposant-los noves i significatives responsabilitats.

Una de les transformacions més notables per als gestors de la xarxa de distribució és la responsabilitat de publicació de patrons. Ara, estan obligats a publicar als seus llocs web els patrons específics de funcionament de les instal·lacions d'emmagatzematge. Això no només augmenta la transparència del sistema, sinó que també introdueix una responsabilitat addicional: han d'assegurar-se que la informació que proporcionen sigui precisa i estigui actualitzada, ja que qualsevol error podria tenir conseqüències operatives i legals.

A més, els gestors de xarxa han de garantir el compliment dels patrons de funcionament establerts per a les instal·lacions d'emmagatzematge. Això suposa una càrrega de supervisió i control més gran, ja que ara han de monitoritzar de prop com aquestes instal·lacions interactuen amb la xarxa, especialment en termes d'injecció i absorció de potència. Aquest nou nivell de supervisió no només incrementa la càrrega operativa, sinó que també requereix que els gestors desenvolupin o adoptin noves eines i metodologies per assegurar que les instal·lacions operin dins dels límits definits.

La resolució també introdueix l'obligació d'implementar dispositius de control a les instal·lacions d'emmagatzematge. Aquests dispositius han de garantir que les instal·lacions compleixin amb els patrons de funcionament establerts, cosa que afegeix una capa de complexitat a la gestió de la xarxa. Els gestors no només han de verificar la presència d'aquests dispositius, sinó també el seu correcte funcionament, assegurant així que les operacions es realitzin de manera segura i conforme a la normativa.

Tot i que aquestes mesures estan dissenyades per optimitzar i estabilitzar el funcionament de la xarxa, també impliquen conseqüències severes en cas d'incompliment. Els gestors de xarxa ara tenen l'autoritat per revocar els permisos d'accés i connexió a aquelles instal·lacions que no compleixin amb els patrons i requisits establerts. Aquesta nova potestat els confereix un major control sobre la xarxa, però també implica una responsabilitat més gran, ja que les decisions de revocació poden tenir un impacte significatiu en els operadors d'instal·lacions i en l'equilibri de la xarxa.

Finalment, la resolució de la CNMC obliga els gestors de xarxa a una modificació dels seus procediments interns. Han d'adaptar els seus processos per alinear-se amb els nous patrons de funcionament i regulacions, cosa que probablement requerirà inversions en sistemes d'informació avançats i en la formació de personal capacitat. Aquesta adaptació no és només un repte tècnic, sinó també un desafiament organitzatiu que redefinirà la manera com es gestionen les xarxes de distribució en un futur proper.

Lla bateria i altres tecnologies d'emmagatzematge han desencadenat una transformació profunda en les xarxes de distribució, obligant els gestors a reinventar-se. La resolució de la CNMC reforça aquesta transformació en imposar noves normatives que augmenten les responsabilitats i la càrrega operativa dels gestors de xarxa. Aquest marc regulador no només assegura el compliment dels nous estàndards, sinó que també situa els gestors de xarxa al centre de l'evolució cap a un sistema elèctric més flexible i resilient.

Ramon Gallart

Bessons digitals i l'hidrogen.

L’hidrogen està guanyant interès com a font de combustible de baixes emissions, gràcies a la seva combustió neta, que produeix aigua com a únic subproducte residual.

Aquesta característica fa que l’hidrogen sigui vist com una alternativa atractiva als combustibles fòssils tradicionals, especialment en un món que busca reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle i descarbonitzar sectors claus com el transport i la indústria. A més, quan l’hidrogen es produeix mitjançant electròlisi – un procés que divideix l’aigua en hidrogen i oxigen utilitzant electricitat – es pot obtenir un cicle de vida molt respectuós amb el medi ambient, especialment si aquesta electricitat prové de fonts renovables com l’energia solar o eòlica.

Tot i aquests avantatges, la realitat és que l’hidrogen encara no ha assolit el seu potencial com a combustible renovable. Un dels principals obstacles és el cost de producció, que encara és molt alt. Avui en dia, la major part de l’hidrogen es produeix com a subproducte del refinament de combustibles fòssils, un procés que utilitza metà combinat amb monòxid de carboni, cosa que redueix l’impacte ambiental positiu que es podria aconseguir amb una producció 100% neta. L’hidrogen obtingut mitjançant electròlisi representa menys de l’1% de tota la producció mundial, fet que evidencia la necessitat de reduir significativament els costos associats a aquest procés per fer-lo viable a gran escala..

En aquest context, la reducció del cost de l’electròlisi és clau per poder considerar l’hidrogen com una font d’energia neta viable. Una de les solucions proposades és l’ús de bessons digitals, una idea que està prenent força en la recerca sobre noves tecnologies per a la producció d’hidrogen. Segons una investigació  de l’Institut Oldenburger OFFIS de Tecnologia de la Informació  a Oldenburg,  Alemanya, els bessons digitals podrien jugar un paper clau en aquesta transformació.

Els bessons digitals són programes de simulació per ordinador que permeten fer un seguiment i ajustar les operacions d’un dispositiu físic amb gran precisió. En el cas dels electròlitzadors d’hidrogen, que són els dispositius utilitzats per produir hidrogen mitjançant electròlisi, els bessons digitals podrien ajudar a racionalitzar el seu funcionament i, com a resultat, reduir els costos associats a aquest procés.

Una de les maneres en què els bessons digitals podrien contribuir a la reducció de costos és mitjançant la supervisió de l’estat dels electròlitzadors. A través d’un seguiment exhaustiu dels components dels electròlitzadors, com ara els elèctrodes, les membranes o les bombes, els bessons digitals poden identificar quines parts poden fallar i fer recomanacions proactives per programar el manteniment necessari. Aquesta capacitat de predicció podria millorar considerablement l’eficiència operativa, ja que es podrien evitar aturades imprevistes dels electròlitzadors per reparacions, maximitzant així les hores de producció.

D’altra banda, per implementar amb èxit els bessons digitals en la producció d’hidrogen, és important establir una arquitectura centralitzada que permeti construir i gestionar aquests bessons digitals. En aquest sentit, una arquitectura orientada a serveis pot ser una opció adequada. Aquest tipus d’arquitectura consisteix en un programari que accepta peticions d’altres programes més petits i coordina aquestes peticions entre tots els components involucrats, facilitant així la integració i la gestió dels bessons digitals.

A més, les arquitectures orientades a serveis són prou ràpides per suportar la connexió de dades bidireccionals en temps real que necessiten els electròlitzadors. Això és especialment important per assegurar que les operacions es poden monitoritzar i ajustar en temps real, millorant l’eficiència i reduint els costos de producció. Aquest avantatge contrasta amb les arquitectures de microserveis, que poden provocar retards a causa del gran volum de sol·licituds que s’envien entre serveis, fet que les fa menys adequades per a aplicacions que requereixen una resposta immediata.

Encara que ara mateix no és possible simular tots els casos d’ús que fan que un electròlitzador sigui eficient, l’aplicació de bessons digitals pot contribuir a millorar qualsevol cas que sorgeixi. Per tant, és fonamental continuar investigant en aquest àmbit per ajudar amb el procés de fabricació d’electròlitzadors i augmentar així la producció d’hidrogen net. També és crucial treballar per escalar la fabricació d’electròlitzadors grans, que actualment és un procés semi-manual, per poder satisfer la demanda creixent d’hidrogen net a mesura que el món avança cap a un futur més sostenible.

En resum, l’hidrogen té el potencial de convertir-se en una de les fonts d’energia clau en la transició cap a un món més sostenible. Tot i això, per fer realitat aquest potencial, cal abordar els desafiaments tècnics i econòmics associats a la seva producció

Ramon Gallart

És posible gestionar la disrupció?

En un món on el canvi és constant, ens porta a pensar que cal d'una acció ràpida i decidida com a única manera de sobreviure. 

Els darrers anys el sector elèctric ha portat disrupcions sense precedents originades per la pandèmia, la transició energètica i més darreament, gràcies  a l’auge ràpid de la intel·ligència artificial, cosa que està obligant a les empreses a reinventar-se. La necessitat de canvi és innegable, però llançar-se de cap a transformacions radicals sovint condueix a més perjudicis que beneficis. El canvi constant, ja sigui provocat per forces externes o per decisions internes, pot erosionar els fonaments de la identitat humana, la productivitat i el benestar dins d'una empresa.

En lloc de precipitar-se en canvis importants, és importnat considerar la possibilitat de permetre que les coses evolucionin més lentament, pero sense autar-se. Aquest enfocament no significa evitar el canvi del tot; més aviat, emfatitza la importància de la planificació acurada i el progrés mesurat.  He experimentatr com movent-se a un ritme constant, les empreses del sector elèctric poden reduir els riscos associats amb disrupcions sobtades i això ha permès que els canvis siguin reflexius, deliberats i sostenibles.

Minvar el ritme del canvi ofereix diversos avantatges clau:

1.- Fa sebar a tots els implicats que hi ha un pla clar, cosa que pot reduir l’ansietat i augmentar la confiança entre l'equip humà de l'empresa. 

2.- Proporciona el temps necessari perquè es desenvolupin elements essencials d’un entorn de treball saludable, com la creació de rutines, l'aprenentatge de noves habilitats i el foment de dinàmiques de grup sòlides. Ambdus punts, permeten que el canvi es faci gradualment i, l'empresa pot crear una organització més resilient i adaptable.

La reinvenció és essencial donat que les disrupcions recents, com la pandèmia, la transició energetic  i la IA, requereixen que les empreses del sector electric s’ajustin, però això no significa precipitar-se en el canvi. 

És necessair ser reticent a desencadenar canvis tret que sigui absolutament necessari, ja que els canvis ràpids poden ser disruptius però disruptiu no és sinònim reixit per tant, podrien acabar essent contraproduents.

Un caire lent i constant redueix els riscos, afavoreix l’estabilitat i proporciona al equip humà el temps que necessiten per adaptar-se i, la confiança a través de la planificació, redueix l’ansietat i permet el creixement i l’adaptació.

Quan s'està visquent entre l'ilussió de fer un canvi total i la por a quedar-se estancat, la millor opció pot ser prendre't-ho amb calma.

Ramon Gallart

Vehicles elèctrics com a generadors mòbils.

Aprofitar vehicles elèctrics per convertir-los en generadors mòbils i contribuir a donar suport de capacitat i/o congestió a les xarxes elèctriques de distribució.

La demanda d'energia a les xarxes elèctriques podria revitalitzar-se gràcies a l'ús de l'energia generada per les piles de combustible dels vehicles elèctrics, com ara els camions. La transició energètica requereix una actualització urgent de les xarxes elèctriques a Europa.

La tecnologia vehicle-to-grid permet, mitjançant carregadors especials, transferir l'energia no utilitzada de les bateries dels vehicles elèctrics cap a la xarxa elèctrica, o bé carregar el vehicle quan les condicions econòmiques siguin més favorables. Aquest sistema d'emmagatzematge d'energia pot donar suport a la xarxa, per exemple, reduint la demanda durant els períodes de màxima càrrega.

Un exemple pràctic seria incentivar els vehicles propulsats per pila de combustible a aturar-se durant les hores punta i connectar-se a una estació d'abastiment d'hidrogen. Això permetria utilitzar les piles de combustible inactives dels camions com a generadors d'electricitat per a la xarxa, reduint així el trànsit a les carreteres, el consum energètic durant les hores punta i oferint una forma més neta d'emmagatzematge d'energia.

Les piles de combustible d'hidrogen presenten avantatges respecte a altres tecnologies, com les bateries, que requereixen més inversió i tenen un major impacte ambiental quan arriben al final de la seva vida útil. Alguns estudis indiquen que l'ús de piles de combustible en vehicles elèctrics podria reduir els costos associats a la xarxa elèctrica.

Aquesta solució d'emmagatzematge d'energia té aplicacions que van més enllà dels camions, com ara en vehicles pesants i trens. Connectar aquests vehicles a la xarxa amb l'objectiu de maximitzar el desplaçament energètic podria generar incentius econòmics per adoptar vehicles elèctrics amb piles de combustible d'hidrogen i contribuir al desenvolupament d'una economia d'hidrogen a gran escala.

Ramon Gallart.

Resum de l'artícle: 
https://journals.scholarsportal.info/details/25752693/v2023inone/43_oofcevabmilp.xml

Impacte a les xarxes elèctriques per l'increment de generació distribuïda.

La societat actual cada vegada compta amb més generació distribuïda (GD) connectada a la xarxa elèctrica dels distribuïdors. Aquesta tendència apunta cap a un futur en què la GD dominarà la major part de la generació d'energia elèctrica connectada a la xarxa. Abans que això passi, és necessari que la GD s'integri i s'assimili de manera harmoniosa amb la generació existent, com són els grans generadors síncrons (GS).

Els grans generadors síncrons (GS) destaquen per la seva robustesa, així com per la seva baixa sensibilitat i resposta lenta en termes d'estabilitat de la freqüència i la tensió. Aquests atributs poden ser ajustats amb precisió gràcies a la inèrcia dels GS. No obstant això, quan la generació distribuïda (GD) arribi a dominar la generació sobre els GS, l'estabilitat haurà de ser abordada per la GD. Tot i que la GD està composta per sistemes intel·ligents amb capacitat controlada, no estan exempts de problemes, especialment en relació amb els diversos tipus de potència i impedància de línia.

Les unitats de GD que operen en paral·lel amb sortides de voltatge, impedàncies o fases diferents poden crear condicions en les quals el corrent flueixi, no només de la generació a la càrrega, sinó també entre les pròpies unitats de generació. Aquests corrents, coneguts com a corrents circulants, poden arribar a ser considerables i causar problemes potencials.

Les fonts de generació distribuïda (GD) poden provenir de tecnologies eòliques, solars, bateries estacionàries i vehicles elèctrics. En el context d'una microxarxa, l'impacte del corrent circulant es fa particularment evident, afectant la tensió, la fase i la freqüència a les sortides dels inversors. Un repte crític apareix quan es genera corrent circulant a la sortida de l'inversor en presència de diferents tipus d'impedància de línia, com ara una impedància resistiva o inductiva. Aquesta diversitat crea quantitats variables de corrent circulant i nous camins de fluxos de corrent, podent reduir l'eficiència de la connexió de línia entre l'inversor i el punt d'acoblament comú (PCC).

En una situació amb 'n' inversors connectats al PCC amb impedàncies de línia diferents, els corrents circulants podrien afectar significativament el sistema. Aquests corrents podrien fluir des de la tensió més alta de l'inversor fins a la tensió més baixa, desestabilitzant la distribució precisa d'energia entre els inversors.

Per tant, cal encarar aquesta problemàtica amb un control adequat, especialment quan les impedàncies de les GD varien en diferents potències i tecnologies. Quan hi ha una varietat d'impedàncies, el control pot ser menys eficient, justificant la necessitat d'una millora en aquest aspecte. Això es pot aconseguir afegint impedàncies virtuals, proporcionant una solució per al corrent circulant i permetent una precisió més gran en el consum útil d'energia.

En situacions on una microxarxa involucra importants càrregues, el que es tradueix en una elevada impedància de línia, els inversors de la GD poden tenir altres problemes com la variació de la tensió, provocant increments en els corrents circulants i dificultant l'ús eficient de l'energia. Hi ha diferents maneres de fer-hi front:

• Control de caiguda d'angle: És preferible al de caiguda de freqüència convencional, ja que millora la resposta transitòria del sistema.
• Regulació de la tensió: Mitjançant el control que garanteixi una tensió fixa a la sortida de l'inversor.

A més, per mitigar el corrent circulant, es pot implementar un mecanisme de control de múltiples bucles per als inversors paral·lels, millorant així la fiabilitat i l'adaptabilitat del sistema mitjançant la combinació de control de caiguda d'angle i el control de bucle exterior amb controls de bucle interior per la tensió i el corrent.

Per assegurar un rendiment òptim i un adequat equilibri d'energia entre els inversors de la GD, és crític implementar una tècnica de supressió de corrent circulant que sigui fiable, ràpida i eficaç, sense comprometre la tensió, la freqüència i el corrent de sortida. Aquest enfocament és fonamental per garantir que la GD pugui tenir un paper dominant en la xarxa elèctrica.

Ramon Gallart