Impacto de los sistemas de almacenamiento distribuido y vehículos

15|06|10
Impacto de los sistemas de almacenamiento
distribuido y vehículos eléctricos en las redes
de distribución
José Manuel Valle Feijóo
Dirección Endesa en Canarias
Contenido
Subtitulo
1. Situación actual y Tendencias del Mercado Eléctrico
2. Almacenamiento de Energía.
3. Proyectos de Almacenamiento de Energía
4. Vehículo Eléctrico
5. Contador inteligente. Base de un sistema de gestión activa de la demanda
6. Conclusiones
Impacto de los sistemas de almacenamiento distribuido y vehículos eléctricos en las redes de distribución
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Situación actual y Tendencias
del Mercado Eléctrico
Introducción
Vectores que condicionan el Bienestar de la población
AGUA Y ALIMENTOS
EFICIENCIA
ENERG.
POBLACION
SEGURIDAD
COMERCIO
SUMIN.
RIQUEZA
NIVEL DE VIDA
RESIDUOS
VEHICULOS
ENERGIA
CO2
CONSERVAR
MEDIOAMBIENTE
MOVILIDAD
TURISMO
SOSTENIBILIDAD
CLIMA
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Sistema Eléctrico Actual
Evolución a futuro del sector eléctrico
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El cambio de modelo de Red
Evolución a futuro del sector eléctrico
Hoy
Mañana (siglo XXII)
Energías Renovables
Vehículo Eléctrico
Generación
Transporte AT
Distribución MT
Fuente: Siemens
ƒ Hay dos elementos que empujan con fuerza a ese cambio …
ƒ … y dos elementos fundamentales para gestionarlo: almacenamiento y contador inteligente
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Almacenamiento de energía
Régimen Especial
Producción en Régimen Especial Insular
ƒ Se pueden utilizar los sistemas de almacenamiento para suavizar la curva de potencia de cada una de las
plantas renovables ….
ƒ Pero observando el abanico de sistemas de almacenamiento hoy disponibles, ….
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Régimen Especial
Producción en Régimen Especial Insular
Tecnologías
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Estrategias de Almacenamiento de Energía
Amplio abanico de tecnologías y usos: Potencia y/o Energía
Descripción
Calidad de la
energía
(aplicaciones
de alta
potencia
¼
Tecnologías
¼ Aplicaciones de mejora de la fiabilidad, calidad de
la energía y suministro de energía ininterrumpida
(UPS).
¼ Condensadores.
¼ Descarga de la energía durante fracciones de
segundo.
¼ Superconductores magnéticos
(SMES)
¼ Volantes de inercia.
¼ Etc.
Puente
energético
Gestión de la
energía
(aplicaciones
de alta energía)
¼
¼
¼ Estabilidad de la red e intercambio entre fuentes
de energía.
¼ La energía almacenada es utilizada durante
algunos minutos.
¼ Volantes de inercia.
¼ Baterías (flujo, NaS, litio, etc.)
¼ Mejora la rentabilidad de la red.
¼ Bombeo.
¼ Load leveling & Peak Shaving.
¼ CAES, LAES.
¼ Descarga de la energía durante varias horas.
¼ Baterías de flujo.
¼ Etc.
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Beneficios del Almacenamiento de Energía
Impacto en toda la cadena de valor del sector eléctrico
Generación Convencional
Energías Renovables
Clientes y
nuevos usos
Transporte & Distribución
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Régimen Especial
Producción en Régimen Especial Insular
ƒ En España hay 2.500 MW de bombeo puro y otros 2.000 MW en los
que predomina la función de generación hidráulica convencional.
ƒ Los sistemas aislados presentan la oportunidad de ser un “laboratorio”
para una buena parte de los elementos de este nuevo modelo del
sistema eléctrico.
El Hierro 278 km2
10.500 habitantes
7 MW demanda
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Proyectos de Almacenamiento
de energía
Proyecto Gorona del Viento
El Hierro, reserva de la biosfera, impulsa este proyecto en 2003
ƒ Su abrupta orografía y reducido tamaño la hacen idónea para este proyecto de hidro-eólica con bombeo.
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Proyecto Gorona del Viento
Un proyecto necesario y novedoso …
Esquema altimétrico
• 11,5 MW Eólicos, 11,3 MW Hidráulicos y 6
MW de Bombeo.
• Central
hidráulica entre dos embalses
artificiales a diferente cota.
ƒ Para bombear el agua se utilizará la energía
generada por un parque eólico.
... que reportará una serie de ventajas para la isla:
ƒ Cobertura del 70% de la demanda con fuentes
renovables (objetivo avanzar hacia el 100%).
ƒ Avances en la gestionabilidad de sistemas
eólicos por almacenamiento.
ƒ Diversificación de las fuentes de energía:
mejora seguridad de suministro.
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Proyecto Gorona del Viento
Proyecto de colaboración público - privado
GORONA DEL VIENTO EL HIERRO, S.A.
ESTA PARTICIPADA POR:
COFINANCIA
www.goronadelviento.es
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Proyecto STORE
Proyecto STORE
ƒ Proyecto de almacenamiento de
energía mediante medios
electroquímicos (baterías).
ƒ Socios del proyecto: Universidad
de Las Palmas, UPM, IIT, Endesa,
Telvent, Ingeteam, Isotrol, Enel.
ƒ Alternativa a la generación de
turbinas de gas y grupos
electrógenos que trabajan en puntas
para generación auxiliar distribuida.
Despliegue tecnológico
ƒ Instalación en las Islas Canarias
1. Batería electroquímica (NaS) en Gran
Canaria: 1 MW.
2. Batería de flujo (ZnBr) en La Gomera: 0,5
MW.
3. Sistema de supercondensadores en Los
Guinchos (La Palma).
Batería NaS
Batería de Flujo (ZnBr)
ƒ Contribuye a solucionar los
problemas de restricción de red y
cobertura de demanda en Canarias
Storage Technologies of Reliable Energy
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STORE
Tecnología NaS de Almacenamiento de Energía
Baterías de Sulfuro de Sodio
¼
¼
¼
¼
¼
¼
¼
Tecnología: NaS
Ubicación: La Aldea de San Nicolás (Gran Canaria)
Potencia: 1,05 MW.
Energía: 6,32 MWh.
Nº ciclos: 2.500
Temperatura: 70 a 300ºC
Eficiencia DC: 86%
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STORE
Tecnología ZnBr de Almacenamiento de Energía
Baterías de ZnBr
¼
¼
¼
¼
¼
¼
¼
Tecnología: ZnBr
Ubicación: La Gomera
Potencia: 0,5 MW.
Energía: 2,8 MWh.
Nº ciclos: 13.000
Temperatura: ambiente
Eficiencia DC: 70 %
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STORE
Tecnología de Ultracondensadores para Almacenamiento de Energía
Ultracondensadores
¼
¼
¼
¼
¼
¼
Tecnología: Ultracondensadores
Ubicación: Guinchos (La Palma)
Potencia: 4 MW.
Energía: 555 Wh (0,5 s)
Nº ciclos: 1.000.000
Eficiencia DC: 97%
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STORE
Tecnologías de Almacenamiento de Energía
Proyecto Prototipos
Ensayo en Laboratorio de Pisa (Livorno)
¼ Ensayo y simulación de
– Baterías de Litio.
– Baterías de flujo de Vanadio.
– Baterías Zebra.
¼ Caracterización de su funcionamiento para extrapolación
de resultados a la Red.
Batería de Litio
¼ Participación en la definición de los ensayos a realizar en
cada módulo de ENDESA.
Batería de Flujo (Va)
Batería Zebra
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STORE
Proyecto colaborativo
COFINANCIA
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Vehículo Eléctrico
Evolución del Vehículo de Combustión
Del motor de combustión al motor eléctrico
Motor de Combustión
Grado de Electrificación del vehículo
• Ruido
• Polución
• CO2/ NOx
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Evolución de las Baterías
La evolución de las baterías supondrá cambiar de “promesa” a “realidad” del vehículo eléctrico
+ Coste
+ Temp.
+ Potencia
+ Potencia
+ Reciclado
+ Vida
- Coste
+ Energía
- Densidad
Energética
- Peso
- Descarga
- Coste
- Reciclado
Ión Litio
Litio Aire
(Metal Aire)
Alta Energía
Ión Litio
Alta Potencia
Pb ácido
NiCd
NiMH
Madurez tecnológica
Introducción
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Desarrollo
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Aumento de la demanda eléctrica
Impacto sobre el sistema eléctrico. Influencia en la curva de demanda horaria.
Aumento de la demanda Aumento de la demanda eléctrica
eléctrica
1 millón de VE → 2TWh/año
1 millón de VE → 2TWh/año
Escenario elaborado para Invierno 2015
Umbral máximo de integración de VE. 4 horas
8 horas
A
B
Sin gestión de la demanda
C
Con regulación
Vehículos eléctricos
Perfil medio de demanda invierno 2015
Máximo aplanamiento
Con gestión de la demanda
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Impacto en las Redes Eléctricas
El papel de una red inteligente
La red está sujeta a nuevos cambios
G
G
G
G
G
Red de transporte (V > 220 kV)
Consumo
Red de reparto (36kV < V < 145 kV)
Consumo
Red de MT (1kV < V < 36 kV)
Consumo
Red de BT (V < 1 kV)
Consumo
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Aumento de la demanda eléctrica
Impacto sobre el sistema eléctrico. Influencia en la curva de demanda horaria.
Recarga
Gestión baterías
-
Gestión demanda
Grado de Inteligencia de la red
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+
Gestión pasiva
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El contador inteligente: base de un
sistema de gestión activa de la
demanda
Factor clave: Contador Inteligente
Sistemas
Comerciales
DIANA
Sistema
Comercial de
Endesa
Sistema
Central AMM
AMMS
Red pública de
comunicaciones
Centros de
transformación
(CT)
Modem GPRS
Alta capacidad
procesamiento.
de
Concentrador
Puerto USB
Comunicaciones PLC
El contador inteligente,
con capacidad de
comunicación a través de
la propia red en ambos
sentidos, permitirá al
usuario recibir
información on line de su
propio consumo y de los
momentos de mayor o
menor coste de la
energía.
Domicilio
del cliente
Contador
Contador
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Implantación del sistema de Telegestión
Calendario Global de implantación
Preparación del plan masivo de implantación.
4ºT 2008 – 4ºT 2009
Desarrollo de los componentes de campo y los sistemas.
Homologación de los contadores y concentradores.
2010
1ª Implantación controlada en 150.000 clientes.
Inicio de la implantación masiva.
• 13 millones de contadores.
2011-2015
Implantación masiva.
• 140.000 concentradores.
Reducción del tiempo de implantación frente al calendario establecido por el regulador
La Telegestión de Endesa estará operativa
desde el primer día
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Gestión de la demanda con contadores inteligentes
Beneficios y ventajas para el usuario
•
Lectura y facturación exactas y en plazo.
•
Mejor información sobre la energía consumida
favoreciendo el ahorro y la eficiencia.
•
Nuevo modelo de relación con comunicación bidireccional
•
con el cliente. Permite servicios de valor añadido.
Flexibilidad ante cambios regulatorios.
•
Más eficiencia y calidad en la operaciones comerciales. Cero molestias.
Título
presentación
Inmediatez.
•
Con adecuado control de potencia sin necesidad de ICP.
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Gestión de la demanda con contadores inteligentes
Beneficios y ventajas aportados al sistema eléctrico
• Contribuye a una mejor gestión de la demanda: con la
reducción de pérdidas y la optimización de activos.
• Permite una mejor planificación y desarrollo de la red.
Curva de Energía suministrada Endesa 6/7/2009
• Posibilita el desarrollo de Redes Inteligentes.
• Mejora la información para avanzar en la eficiencia
global del sistema eléctrico.
• Facilita la liberalización del mercado al simplificar el
cambio de comercializadora.
Curva de demanda del sistema 8/7/2009
• Mayor ahorro y eficiencia energética.
Con un sistema de contadores inteligentes, como el que
desplegará ENDESA, el sistema tendrá capacidad para que la
demanda siga a una generación cada vez más variable.
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Conclusiones
Conclusiones
Hacia un nuevo modelo del sistema eléctrico
• La presencia masiva de renovables (generación distribuida e intermitente) y la futura
entrada del vehículo eléctrico, empujan a un nuevo modelo en el que generación y
demanda se mueven para seguirse mutuamente.
• Los sistemas de almacenamiento y los contadores inteligentes son dos elementos
fundamentales para el funcionamiento de ese nuevo modelo.
Smart Energy Storage
Smart Energy Management
8-15% reducción de emisiones
Smart Buildings
30-50% reducción de emisiones
Smart
Grids
Smart Energy Generation
Smart Mobility
Smart and Informed Customer
5-15% reducción de emisiones
Pero todo el sistema no se desarrollará
completamente sin una concienciación y
participación activa del ciudadano.
El proyecto Smartcity pondrá en práctica y
demostrará hasta dónde esto es así…
http://www.smartcitymalaga.es
http://www.youtube.com/watch?v=xZPSe5DoBf0
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Proyecto Smartcity
Tecnología e innovación
Subtitulo
Nivel 4
Smart and Informed Customers - Concienciación y compromiso de
los ciudadanos
Medición de la
v
“huella ecológica”
Nivel 3
Sistemas de
información y
telecomunicacio
nes para
operación de
servicios en
tiempo real
Gestión activa de la
v hogares
demanda en
y PYMEs
Alumbrado público
eficiente yv servicios
al ciudadano
Smart Generation and Storage - Autogeneración y Almacenamiento
de la Energía de Origen Renovable
Paneles fotovoltaicos
v
y micro-eólica
Nivel 1
Programas de
v
concienciación
y divulgación
Smart Energy Management - Gestión Eficiente del Uso Final de la Energía
Sistemas de gestión
v
energética
vía Internet
Nivel 2
Programas de
eficienciavy gestión
de la demanda
Almacenamiento
v
de energía
Vehículos
v
eléctricos
Smart Grids – Redes inteligentes de Distribución eléctrica
Automatización y
operaciónv de la red
de MT y BT
Integración eficiente
v
de gen. distribuida
Telegestión de
v
contadores
(luz, agua y gas)
Las redes inteligentes, la generación y el almacenamiento constituyen la
base para facilitar la participación activa del ciudadano.
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Gracias
José Manuel Valle Feijóo
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