Les xarxes intel·ligents i les averies per mal temps.

Els fenòmens meteorològics acostumen a posar a prova la qualitat de servei de la xarxa elèctrica.

Els històrics patrons meteorològics sobre precipitacions i nevades, han canviat en els darrers anys pel que fa a la seva intensitat, mida i durada. Les prolongades sequeres i les temperatures estiuenques superiors a la mitjana, han debilitat els boscos, convertint-los vulnerables als incendis. Per mitigar aquest impacte, cal que els distribuïdors elèctrics, donin resposta a aquests reptes invertint en  les tecnologies de les xarxes intel·ligents.

Detecció de falles homopolars d’alta impedància.

El contacte amb la vegetació pot provocar incendis forestals. A més, durant períodes de sequeres, empitjora la vulnerabilitat dels boscos. Per això calen tecnologies avançades amb la capacitat de detectar faltes elèctriques molt ràpidament de naturalesa  d’alta impedància i evitar una possible situació d’incendi. Els algoritmes d'aquest sistemes de protecció, tenen l'objectiu de detectar i aïllar la zona de l'averia en menys de 20 mil·lisegons (un cicle a 50 Hz).

Per a això, els equips capaços de monitoritzar contínuament les línies elèctriques des dels seus orígens o alimentadors sobre tot, en les zones d’alt risc d'incendi, han de fer possible un ajustament dinàmic dels relés de protecció en temps real. Aquests dispositius són fàcils de desplegar però, són molt més sofisticats que els sistemes tradicionals basats en fusibles. El gran canvi, és que  es poden comunicar sense fils per intercanviar la informació actual a un relé de control en qüestió de pocs mil·lisegons, reduint així les probabilitats que una falta provoqui un incendi.

El paper de les microxarxes

És probable que la tecnologia que s'aplica en les microxarxes tindran un paper més rellevant a mesura que la xarxa elèctrica evolucioni per adaptar-se als diferents reptes que la societat demandi. Per exemple, les microxarxes basades en el sistema d’emmagatzematge d’energia distribuït (DESS) poden:

1.- Donar suport a petites operacions aïllades en cas d’una falta de llarga durada en la xarxa de transport i/o distribució.

2.-  Podrien fomentar els compromisos amb les fonts renovables.

3.-  Poden ajudar a resoldre una falla global del servei elèctric.

Existeixen debats sobre com una microxarxa podria ajudar a una comunitat local donada una important interrupció. Tanmateix, s’ha de tenir en compte que existeixen potencials riscos amb els sistemes d’emmagatzematge d’energia des del punt de vista de risc d'incendi i seguretat pel que les instal·lacions haurien de complir  amb les normes d'instal·lació de sistemes estacionaris d’emmagatzematge d’energia.

Avanços en la tecnologia de drons

L'analisi d'una post-tempesta basada en drons i la detecció avançada d’incendis forestals, són dues àrees amb un gran potencial. Per exemple, les imatges captades després de tempestes poden ajudar les a identificar i avaluar els danys dels seus actius en un període molt curt de temps i així poder fer accions de planificació per una reparació eficient.

D'altra banda, la detecció anticipada dels incendis forestals, sovint és la clau per a un extinció eficaç. Els drons que incorporen l'adequat maquinari informàtic, poden emprar el processament d’imatges i xarxes neuronals convolucionals (CNN) entrenades per a capturar petits incendis que sovint són l’origen dels incendis forestals més grans. Amb els avanços en visió per computador, existeixen diverses arquitectures sofisticades de la CNN d’última generació. Des del punt de vista de les operacions, sovint la detecció anticipada dels incendis pot permetre a les empreses de distribució elèctrica reconfigurar la topologia de la xarxa, permetent així un servei ininterromput per a la majoria dels seus usuaris.

Conclusió

Amb els fenòmens climàtics que van incrementat el seu impacte, amenacen la seguretat pública i les infraestructures,  per això, hi ha un gran interès cap a una xarxa elèctrica més resistent. Les actuals tecnologies de les xarxes intel·ligents, continuaran evolucionant amb els diferents operadors del sistema elèctric i també amb les diferents administracions per invertir en la investigació i desenvolupament com a resposta als efectes i conseqüències provocats per les condicions climàtiques.

Ramon Gallart.

L'energia renovable augmentarà la seguretat i reduirà el risc geopolític.

La transició a les energies renovables farà que el subministrament energètic sigui significativament més segur de manera què,  permetrà disminuir el consum de combustibles fòssils evitant els riscos polítics que amenacen les cadenes de subministrament dels combustibles fòssils.

A més transicions energètiques, menys riscos ja que les energies renovables redueixen els riscos derivats de la mineria, el comerç i la dependència política. Al contrari del que es pensa, una transició del carbó al vent  disminuiria dràsticament la necessitat de materials extrets.

Atès que les tecnologies de transició, amb els seus atributs comercials i de beneficis menors, suplanten les grans indústries de combustibles fòssils, l'augment de l'alarmisme sobre la seguretat energètica, pot derivar-se del desig de mantenir un statu quo més rendible.

Sense dubte, les energies renovables reduiran les emissions dels gasos d’efecte hivernacle, però cal que els analistes i els responsables polítics prestin més atenció als altres beneficis de la transició. A mida que es va deixant a banda el vell sistema energètic, no serà necessari costosos militars per protegir els països productors de petroli ni el transport dels combustibles fòssils. En canvi, la infraestructura d’energies renovables només requereix inicialment per la construcció de la mineria i el comerç.

Donat un hipotètic canvi de les centrals de carbó als parcs amb aerogeneradors en base a trobar la mineria necessària per construir i instal·lar capacitat eòlica suficient per generar una mitjana d’1 GWh durant 20 anys, és igual a la quantitat de carbó necessària per generar la mateixa quantitat d’electricitat durant menys de quatre anys. Això inclou l'extracció de minerals i el moviment de terra en el procés de mineria i refinació.

Al llarg de dues dècades, es produiria cinc vegades més energia mitjançant l'extracció d'una quantitat equivalent per als parcs eòlics respecte  el carbó. Com que els requeriments de materials per la  transició són relativament petits, els intercanvis de grans volums de matèries primeres internacionals signifiquen un gran risc polític. Les actuals pràctiques per assegurar sistemes energètics que requereixen subministraments constants de combustible ofereixen, doncs, poca rellevància per a les energies renovables.

La mineria i la producció de materials necessaris per a la infraestructura eòlica requereixen molt menys treball. Fins i tot si el món es multipliqués per dotze, la producció anual mundial de tots els anomenats "metalls de transició" com serien el liti, el cobalt, les terres rares i el coure, els materials que fan possible la construcció d' infraestructures eòliques, els metalls produïts es compararien amb només 3 % de la producció mundial de carbó del 2020. I els sistemes renovables només depenen del comerç per adquirir components fabricats i matèries primeres per fabricar-los.

Un cop el sistema estigui en funcionament, no es requereix cap portar combustible per la seva explotació. Per tant, la producció d'energia renovable no està exposada als riscos polítics ni altres problemes que afecten la producció i els transport de combustibles fòssils, com podria ser la prohibició, els embargaments, una guerra civil, o altres alteracions. La disminució de la dependència del comerç mundial de combustibles fòssils redueix les amenaces a la continuïtat del subministrament d'energia, un benefici substancial per als països importadors.

Els requisits de seguretat per als sistemes energètics intensius en combustible basats en el subministrament constant de mercaderies combustibles són molt més pesats, costosos i propensos al risc que la protecció per als sistemes renovables que són intensius en capital que estan basats en equips de llarga vida que aprofiten l'energia de la llum solar i els corrents d’aire i aigua.

Sota els sistemes renovables, els consumidors tampoc hauran de dependre dels combustibles enviats a través de les línies de subministrament que han de romandre ininterrompudament operatives.

Les cadenes de subministrament de combustibles fòssils es poden estendre per milers de quilòmetres sobre terra i mar, enfrontant-se a riscos constants de fallades en sistemes tècnics, intervenció humana i fenòmens naturals. Aquestes cadenes de subministrament són enormes. El comerç de petroli, gas i carbó que s'envia des d'arreu del món en grans quantitats cada hora i cada dia— representen entre el 5% i el 10% del comerç internacional total per valor, mentre que el cru, el gas i els productes derivats del petroli van representar el 29% del total tonelatge comercial marítim el 2017. Fins i tot una petita falla pot tenir conseqüències extremes.

Les preocupacions sobre seguretat energètica no desapareixeran completament i les fonts d'energia renovables encara tenen el problemes de la seva naturalesa de generació intermitent, però els riscos per a la continuïtat del subministrament d'energia dels disminuiran a mesura que les energies renovables assumeixin una major part del mix energètic.

Font: Universitat de Rice.

El Regne Unit, per assolir els objectius climàtics ha de reduir la demanda d’energia.

La demanda d’energia al Regne Unit s’ha de reduir significativament si es volen assolir els objectius de zero emissions netes.

Segons l'informe del Centre de Recerca en Solucions de Demanda d’Energia (CREDS) la reducció d'emissions no seran suficients.

L'informe s'afegeix a la base d'evidències que està reunint l'equip de recerca CREDS sobre la importància del consum d'energia per assolir el netzero. Ja s'ha demostrat que les millores en l'eficiència energètica han generat més reducció de les emissions de carboni que qualsevol altra cosa, i que a nivell mundial són possibles millores massives d’eficiència. Aquest informe inclou una anàlisi detallada de com el Regne Unit pot reduir a la meitat el seu consum d’energia pel 2050.

Sense una reducció de la demanda d'energia no serà possible assolir l'objectiu de reduir el 78% les emissions del Regne Unit per sota dels nivells del 1990, ni assolir l'objectiu netzero pel 2050. No obstant, continua explicant com seria possible que el Regne Unit reduís a la meitat la demanda d’energia, amb mesures destinades a reduir l’ús en àrees com ara el transport, els aliments i la calefacció de la llar.

El CREDS, ha modelat quatre possibles escenaris d’energia:

Ignorar: Mantenir la demanda energètica existent,  

Dirigir: Mantenir la demanda existent, però intentar reduir les emissions a zero,

Shift: Seguir un ambiciós programa d’intervencions amb la tecnologia existent.

Transformar: Utilitzar les tecnologies transformadores per canviar l’estil de vida i les pràctiques.

Sota els escenaris tres i quatre, hi hauria un canvi radical en el model de vida quotidiana, tot i que cap dels  escenaris de baixa demanda energètica (LED) compromet la qualitat de vida actual.

La mobilitat

L'informe assenyala que tres quartes parts del consum d'energia provenen del transport rodat per carretera i el 24% del transport aeri. Les recomanacions de LED inclouen:

1.- Sense expansió de carreteres ni aeroports. 

2.- Sense desenvolupament ecològic. 

3.- Carreteres que es reutilitzaran per a una mobilitat compartida i activa.

Per això caldria duplicar la inversió en transport públic i augmentar les xarxes per anar en bicicleta a tota la zona urbana. L’ús del cotxe per una sola persona hauria de ser inacceptable i finalment aplicar una elevada fiscalitat en els casos que hi hagin més d’un cotxe per llar. També caldria reduir el parc nacional d'automòbils i aconseguir una menor demanda d’aviació, mitjançant la sensibilització del públic.

La nutrició

El  11% de les emissions de gasos d'efecte hivernacle del Regne Unit són atribuïbles a l'agricultura i l'ús del sòl, per això el CREDS recomana:

Segons l’escenari tres, la ingesta calorífica diària d’adults s’hauria de reduir un 15%. En l’escenari quart, s’hauria de reduir un 27%. En ambdós escenaris, el nombre d'omnívors s'hauria de reduir dràsticament, passant dels dos terços de la població a menys del 20%. Mentrestant, el nombre de vegetarians hauria de créixer fortament.  

La calefacció a les llars

Va ser el 15,2% del total de les emissions nacionals de gasos d’efecte hivernacle en el 2020, una quota que ha anat augmentant constantment des dels anys noranta. Segons els dos escenaris actius de CREDS, preveu una sèrie de moviments que inclouen:

1.- Extingir les calderes de gas i substituir-les gradualment per bombes de calor.

2.- Planteja una setmana de quatre dies i treballar més des de casa.

3.- No haurien d'haver en el 2035, calefacció  ni cuines ni forns de gas.

Si s'adopten les mesures més radicals, el Regne Unit podria reduir a la meitat la demanda d'energia i, seguint l'escenari tres, es podria reduir un 40%.

Les millores en l'eficiència energètica de les bombes de calor, els vehicles elèctrics i l'adequació de la llar, per exemple, no són les úniques opcions per reduir la demanda d'energia. De fet, l'anàlisi dels escenaris demostra que, només implementant l'eficiència energètica sense considerar canvis més amplis en els patrons de consum i la reducció de la demanda de serveis energètics, és molt difícil d’aconseguir el netzero.

Sense una reducció de la demanda d'energia no serà possible assolir l'objectiu de reducció d'emissions del Regne Unit en un 78% per sota dels nivells del 1990, ni l'objectiu  netzero del 2050. El govern del Regne Unit encara no ha definit com contribuirà la demanda d'energia per assolir les ambicions climàtiques. Tenint en compte les evidències presentades, és imprescindible que el govern del Regne Unit expliqui una estratègia detallada i polítiques de suport per permetre que la reducció de la demanda energètica compleixi el seu paper necessari per aconseguir ràpides reduccions d'emissions al Regne Unit.

Font: Universitat d'Oxford