Un plan novedoso que ofrece una asociación para mantener estable y confiable la red eléctrica de los Estados Unidos podría ser beneficioso para los consumidores y los operadores de servicios públicos.
La simulación más grande jamás realizada en su tipo, modelada en la red eléctrica de Texas, concluyó que los consumidores pueden ahorrar alrededor del 15 por ciento en su factura eléctrica anual si se asocian con las empresas de servicios públicos. En este sistema, los consumidores se coordinarían con su operador de servicios públicos de electricidad paracontrolar grandes usuarios de energía, como bombas de calor, calentadores de agua y estaciones de carga de vehículos eléctricos.
Este tipo de control flexible sobre el suministro de energía y los patrones de uso se denomina "transactivo" porque se basa en un acuerdo entre los consumidores y las empresas de servicios públicos. Pero nunca se ha implementado un sistema de energía transactivo a gran escala, y hay muchas incógnitasEs por eso que la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía convocó a los expertos en energía transactiva del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico para estudiar cómo podría funcionar un sistema de este tipo en la práctica. El informe final de varios volúmenes se publicó hoy.
Hayden Reeve, experto en energía transactiva y asesor técnico del PNNL, dirigió un equipo de ingenieros, economistas y programadores que diseñaron y ejecutaron el estudio.
"Debido a que la red de Texas es bastante representativa del sistema energético de la nación, no solo permitió el modelado y la simulación de conceptos transactivos, sino que proporcionó una extrapolación confiable de los resultados y los posibles impactos económicos a la red y los clientes más amplios de los Estados Unidos", dijo.
La simulación mostró que si se implementara un sistema de energía transactiva en la red del Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas ERCOT, las cargas máximas se reducirían entre un 9 y un 15 por ciento. Ese ahorro podría traducirse en beneficios económicos de hasta $5 mil millones anuales ensolo en Texas, o hasta $ 50 mil millones anuales si se implementa en todo el territorio continental de los EE. UU. Los ahorros equivaldrían a la producción anual de 180 centrales eléctricas de carbón a nivel nacional.
Cortando el marrón
A estas alturas, la mayoría de las personas han experimentado o presenciado cómo los fenómenos meteorológicos extremos o los desastres naturales pueden causar estragos en nuestros sistemas de distribución de energía actuales. Esa vulnerabilidad se magnifica por nuestra dependencia de unas pocas fuentes de energía centralizadas y un sistema de red que a veces tiene dificultades para igualar el suministrocon la demanda. Además, la descarbonización de la red eléctrica significará que cada vez más energía provendrá de diferentes tipos de fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar. Por lo tanto, evitar picos o caídas repentinos cortes de energía o apagones se vuelve primordial.
Los hallazgos del estudio indican que un sistema de energía transactiva reduciría las oscilaciones diarias de carga entre un 20 y un 44 por ciento. Y a medida que se usan más vehículos eléctricos, el estudio, quizás de manera contradictoria, mostró que las estaciones de carga de vehículos inteligentes brindan reducciones de carga máxima eléctrica aún mayoresporque ofrecen flexibilidad adicional en los tiempos de carga programados y el consumo de energía.
"Una red inteligente puede actuar como un amortiguador, equilibrando los desajustes entre la oferta y la demanda", dijo Reeve. "A través de nuestro estudio, buscamos comprender cuán valiosa podría ser la coordinación efectiva de la red eléctrica para la nación, las empresas de servicios públicosy clientes. Trabajar con los propietarios y consumidores de edificios comerciales para ajustar automáticamente el uso de energía representa un paso práctico en el que todos ganan hacia la descarbonización de los sectores de la electricidad, la construcción y el transporte sin comprometer la comodidad y la seguridad de los hogares y las empresas participantes".
Un componente clave de esta estrategia es la adopción de electrodomésticos inteligentes y controles de carga. Estos recursos dinámicos pueden aprender cómo consumir energía de manera más eficiente, ajustando su uso por períodos breves para liberar electricidad para otras necesidades. Por ejemplo, en lugar de cargar unvehículo eléctrico a primera hora de la tarde, cuando la demanda de energía y el precio son altos, los participantes de energía transactiva confiarían en un control de carga inteligente para retrasar la carga de su vehículo hasta que la demanda sea baja y la electricidad sea más barata.permite a las empresas de servicios públicos más tiempo para planificar la infraestructura de almacenamiento y distribución de energía de próxima generación que se encuentra actualmente en desarrollo.
Energía Transactiva: Un componente central
En un sistema de energía transactiva, la red eléctrica, los hogares, los edificios comerciales, los electrodomésticos y las estaciones de carga están en contacto constante. Los dispositivos inteligentes reciben un pronóstico de los precios de la energía en varios momentos del día y desarrollan una estrategia para satisfacer las preferencias de los consumidores mientras reducencosto y la demanda general de electricidad. Un mercado minorista local, a su vez, coordina la demanda general con el mercado mayorista más grande. Todas las partes negocian los niveles de adquisición y consumo de energía, el costo, el momento y la entrega en un esquema de precios dinámico.
Si bien este concepto puede parecer futurista, es muy posible lograrlo y ya se está implementando en un proyecto de demostración en el distrito ecológico de la ciudad de Spokane. Aquí, el equipo de investigación está desarrollando y probando un esquema de coordinación de energía transactiva y un mercado minoristaEl enfoque también incluye el uso de agentes de software transactivos ideados por PNNL.
Una empresa del tamaño de Texas
La red eléctrica primaria de Texas ERCOT proporcionó la base para el análisis de PNNL. Los investigadores crearon modelos muy detallados que representaban la red eléctrica de ERCOT, incluidas más de 100 fuentes de generación de energía y 40 servicios diferentes que operan en el sistema de transmisión. El análisis también incluyórepresentaciones de 60 000 hogares y empresas, así como sus electrodomésticos que consumen energía. Los investigadores utilizaron los modelos para realizar múltiples simulaciones en varios escenarios de generación de energía renovable. Cada simulación demostró cómo reaccionaría el sistema de energía ante la adición de diferentes cantidades de fuentes de energía intermitentes., como la eólica y la solar. El equipo de investigación también desarrolló un modelo económico detallado para comprender los impactos de los costos anuales para los operadores y los clientes. Finalmente, analizaron los costos iniciales asociados con los gastos de mano de obra y software, así como los costos de compra e instalación.dispositivos inteligentes en hogares y negocios.
Otro objetivo importante del estudio incluía evaluar el impacto de un nuevo tipo de mediador en la economía de la red. Esta entidad, denominada operador del sistema de distribución, tendría que administrar una red que tiene múltiples fuentes de energía que pertenecen y son operadas por distintas entidades., todos aportando energía a la red en diferentes momentos y cantidades. Además, este operador del sistema de distribución negociaría las transacciones con los clientes que permitan un control flexible de la carga. El objetivo sería apoyar la operación eficiente y confiable de la red. El estudio confirmó el valor deestablecimiento de entidades, como un operador del sistema de distribución, para gestionar la energía transactiva.
En general, la investigación del PNNL mostró claros beneficios de reimaginar cómo la red eléctrica podría adaptarse a un futuro en el que la energía renovable limpia sea un contribuyente mucho mayor y una mayor parte de nuestras necesidades de transporte dependan del acceso inmediato a la electricidad.
"Estos hallazgos constituyen un sólido argumento a favor de la inversión en implementaciones a escala de sistemas de energía transactiva", dijo Christopher Irwin, gerente de programa de la Oficina de Electricidad, Departamento de Energía, en sus esfuerzos de interoperabilidad y estándares de Smart Grid. "A medida que la naciónavanza hacia un futuro sin emisiones de carbono, un sistema de energía más adaptable podría ayudar a acelerar el despliegue más amplio de vehículos eléctricos, energía solar y la conversión de hogares y edificios a fuentes de electricidad limpias".
Además de Reeve, los investigadores del PNNL Steve Widergren, Rob Pratt, Bishnu Bhattarai, Sarmad Hanif, Sadie Bender, Trevor Hardy, Mitch Pelton, Ankit Singhal, Fernando Bereta dos Reis, Ahmad Tbaileh, Matt Oster, Tianzhixi Yin, Laurentiu Marinovici ySarah Barrows contribuyó a la investigación y a escribir los informes finales. El estudio fue apoyado por la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía.
Enlace a "Estudio de Operación del Sistema de Distribución con Transactivo DSO+T"
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por DOE/Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. Original escrito por Karyn Hede. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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