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Descripción

Las microrredes son versiones a menor escala de un sistema eléctrico centralizado local, también conocido como macrorred, y están equipadas con capacidades de control que les permiten funcionar en tándem con la macrorred local, o de forma autónoma e independiente. Como tales, las microrredes existen desde hace décadas, alimentando instalaciones industriales, bases militares, campus e instalaciones críticas como hospitales, principalmente con generadores de cogeneración y motores alternativos alimentados con combustibles fósiles. Sin embargo, muchas ciudades se interesan ahora por los sistemas de microrredes que pueden integrar mejor los recursos de generación renovable y diversas cargas energéticas, dar servicio a múltiples usuarios y/o responder a situaciones medioambientales o de emergencia.

Las microrredes pueden aportar varios beneficios al medio ambiente, a los operadores de servicios públicos y a los clientes; beneficios que son especialmente importantes para las ciudades en su esfuerzo por crear comunidades inteligentes, seguras y habitables con economías prósperas. Teniendo en cuenta las prioridades y los retos locales, los municipios tienen tres buenas razones para apostar por las microrredes:

  1. Las microrredes contribuyen a reducir las emisiones de GEI y ayudan a las ciudades a cumplir sus objetivos climáticos mediante:
    • Fomentando la integración y agregación de fuentes de energía renovables, gracias a su capacidad para equilibrar la producción y el uso de energía dentro de la microrred mediante generación y almacenamiento distribuidos y controlables (por ejemplo, cogeneración, almacenamiento térmico o pilas de combustible).
    • Aprovechar la energía que de otro modo se desperdiciaría (por ejemplo, las pérdidas de transmisión de electricidad o el calor residual de la producción de energía), gracias a la proximidad de donde se genera la energía y donde se necesita.
  2. Las microrredes pueden reforzar y aumentar la resistencia de la red central mediante:
    • Aumentando la fiabilidad y eficiencia de todo el sistema, ya que ayudan a reducir o gestionar la demanda de energía al tiempo que alivian la congestión de la red, gracias a su capacidad para aislar y asumir la demanda local de energía de forma autónoma.
    • Reducir la vulnerabilidad de la red, haciendo frente a los cortes de energía inminentes y protegiendo contra posibles ciberataques a la infraestructura energética.
    • Mantener el servicio energético durante emergencias o catástrofes naturales, especialmente para los servicios públicos críticos, y ayudar a la macrorred a recuperarse de los cortes del sistema.
  3. Las microrredes pueden servir mejor a la comunidad y mejorar la economía local de las siguientes maneras
    • Manteniendo bajo control las tarifas eléctricas gracias a una gestión más eficiente y rentable de la red, un mayor aprovechamiento de la valiosa energía desperdiciada y/o una reducción de las inversiones en capacidad energética adicional o infraestructura de transmisión.
    • Favoreciendo la competitividad de los municipios, ya que éstos pueden ofrecer bajos costes energéticos y elevados niveles de fiabilidad que pueden atraer nuevas empresas y puestos de trabajo, especialmente industrias muy sensibles a los cortes de electricidad (por ejemplo, centros de datos, instalaciones de investigación, etc.).
    • Garantizar la fiabilidad energética de comunidades aisladas o difíciles de abastecer, suministrando energía limpia, fiable y resistente de forma rentable.
    • Constituir una forma ideal de integrar recursos renovables a nivel comunitario y permitir la participación de los clientes en la empresa eléctrica.

Problemas a resolver

Costes de la energíaEmisiones de carbonoPérdidas de energíaSuministro energético poco fiableAumento de la demanda energéticaInfraestructuras envejecidas, débiles y ausentes
Productos que ofrecen estas funciones

Solución de equilibrio de la microrred

Equilibrar la microrred con la central eléctrica virtual de toda la ciudad vendiendo energía cuando se supera la demanda en la microrred y viceversa.

Modelo de valor

Evaluación coste-beneficio de la Solución.

Modelo de valor para un sistema de red inteligente (BABLE, 2021)

Contexto de la ciudad

¿A qué factores de apoyo y características de una ciudad se adapta esta Solución? ¿Qué factores facilitarían la implantación?

Los gobiernos locales pueden desempeñar un papel clave a la hora de apoyar la implantación de microrredes comunitarias en las redes eléctricas existentes para cumplir los objetivos específicos de cada ciudad. Se trata de una tarea compleja que requiere cambios institucionales y actualizaciones normativas. No obstante, los proveedores y desarrolladores de microrredes responden a las señales del mercado, y la política local puede crear claridad, comunicar los niveles de prioridad y reducir las barreras de entrada. Además, los gobiernos locales pueden implicar a las partes interesadas y a los ciudadanos en torno a las necesidades y oportunidades, e incluso convertirse en clientes de las microrredes en iniciativas específicas dirigidas por el municipio, como el pueblo alemán de Feldheim, que afirma ser el único pueblo del mundo desarrollado independiente de la red eléctrica y con recursos 100% renovables. Algunos factores clave para garantizar el despliegue de microrredes comunitarias son los siguientes

  • Establecer el entorno político creando la combinación adecuada de instrumentos políticos e incentivos para eliminar todas las barreras normativas y administrativas. Además de los incentivos tradicionales a los recursos energéticos distribuidos, como las tarifas de alimentación o los sistemas de medición neta, otras alternativas eficaces son la exención de tasas de autorización para agilizar los procesos o la concesión de incentivos de zonificación a los proyectos que incluyan características de microrred, como el almacenamiento de energía, la generación de energía renovable o la gestión inteligente. Del mismo modo, hay que actualizar las normativas que impiden el almacenamiento de energía in situ o excluyen la propiedad de las instalaciones de almacenamiento por parte de los servicios públicos.
  • Infraestructura tecnológica que permita el futuro desarrollo de mic rorredes, como el despliegue de contadores inteligentes o la cobertura de la infraestructura de conectividad.
  • Implicación y motivación de la comunidad para aumentar el valor social de la implantación y el funcionamiento de la microrred dentro de la comunidad y, a su vez, aumentar la aceptación social.
  • Lasactitudes y el nivel de actividad de las empresas locales de servicios públicos influyen mucho en el desarrollo de las microrredes comunitarias. Históricamente, la resistencia de las empresas de servicios públicos ha obstaculizado el despliegue de las microrredes comunitarias, pero recientemente algunas empresas de servicios públicos han emprendido estos proyectos de forma proactiva. La CE está presionando a las empresas de servicios públicos para que aumenten el nivel de actividades con el desarrollo de infraestructuras eléctricas no tradicionales, lo que podría mejorar las condiciones para el desarrollo de microrredes comunitarias.
  • Limitaciones medioambientales como el área de influencia, la disponibilidad de espacio, las fuentes de energía renovables y otros recursos locales, así como la densidad energética de la zona.

Factores de apoyo

  1. Establecer un entorno político de apoyo.
  2. Permitir el comercio local de energía entre la generación distribuida y el flujo bidireccional de energía.
  3. Normas claras y transparentes de interconexión con la red principal.
  4. Disponibilidad de mercados locales de energía.
  5. Garantizar la eficiencia económica y la rentabilidad cuando la seguridad del suministro eléctrico no sea un problema.
  6. Apoyar modelos empresariales viables y el reparto de beneficios para hacer frente a los elevados costes de capital.
  7. Crear modelos de gobernanza adecuados para las iniciativas dirigidas por la comunidad.
  8. Garantizar la participación de las partes interesadas para maximizar el valor social.
  9. Procurar la protección de los datos y las comunicaciones.
  10. Desplegar la tecnología y el tamaño de almacenamiento adecuados.
  11. Integrar mejor los Sistemas de Gestión Energética y los Sistemas de Gestión Empresarial.
  12. Aumentar la facilidad de uso de las interfaces con los residentes de la comunidad para garantizar la transparencia y fomentar un comportamiento energéticamente eficiente.

Iniciativas gubernamentales

¿Qué esfuerzos y políticas están llevando a cabo las administraciones públicas locales/nacionales para contribuir a fomentar y apoyar esta Solución?

En los países europeos, la implantación de sistemas energéticos locales está respaldada por numerosas iniciativas y políticas a escala europea o nacional, donde muchos proyectos de investigación y desarrollo, que se benefician de financiación nacional o europea, se centran en las redes inteligentes, la eficiencia energética, la integración de recursos renovables distribuidos, la gestión inteligente de las redes y mucho más.

En el contexto de las políticas de la UE, los impulsores políticos de estos proyectos incluyen el aumento de la congestión de la red y de la demanda energética, el cambio climático, el agotamiento de los combustibles fósiles, el envejecimiento de la infraestructura de la red eléctrica y el mercado interior europeo de la energía; todos estos factores que impulsan la implantación de sistemas energéticos locales se han inspirado en el último paquete de medidas de la UE sobre clima y energía "Energía limpia para todos los europeos", y ahora en el nuevo Acuerdo Verde Europeo.

Una iniciativa digna de mención es la creación del Grupo de Trabajo sobre Redes Inteligentes (SGTF, por sus siglas en inglés) como parte del tercer paquete energético de la UE en 2009 para asesorar sobre políticas y normativas relativas a la implantación de redes inteligentes. Por ejemplo, en el marco del desarrollo de una norma común para las redes inteligentes europeas, la CE ha emitido varios mandatos a las Organizaciones Europeas de Normalización (OEN) con el fin de establecer normas para la interoperabilidad de los contadores inteligentes de los servicios públicos, normas de carga de vehículos eléctricos y altos niveles de servicios y operaciones de redes inteligentes.

Actualmente, la UE está ordenando a los países miembros que actualicen sus normativas sobre el mercado eléctrico y las energías renovables para permitir que las comunidades actúen como agregadores de generación renovable, cargas flexibles y servicios de almacenamiento a la red general, allanando el camino hacia las microrredes comunitarias.

Mapeo de las partes interesadas

¿Qué partes interesadas hay que tener en cuenta (y cómo) en relación con la planificación y aplicación de esta Solución?

Mapa de las partes interesadas en un sistema de red inteligente (BABLE, 2021)

Potencial del mercado

¿Cuál es el mercado potencial de esta Solución? ¿Existen objetivos de la UE que apoyen la implantación? ¿Cómo ha evolucionado el mercado a lo largo del tiempo y más recientemente?

El avance de las microrredes forma parte de una tendencia más amplia hacia la digitalización, la descentralización y la descarbonización del sector energético. En todo el mundo, el creciente mercado de sistemas energéticos locales es una respuesta a las preocupaciones medioambientales, la falta de una infraestructura de red robusta y de fiabilidad energética, el aumento de los precios de la energía y una combinación de presiones normativas e incentivos. Como resultado, se espera que el mercado de microrredes crezca rápidamente en los próximos 10 años.

Capacidad total anual de energía de microrredes y gasto en implantación por regiones, mercados mundiales: 2020-2029 (Guidehouse Insights)

A pesar de ser considerada líder mundial en el avance hacia un futuro energético con bajas emisiones de carbono, Europa sólo representa el 9% del mercado mundial de microrredes. La explicación más directa es que la gran mayoría de la capacidad instalada de microrredes en Europa se encuentra en islas remotas que no están conectadas a la red continental. Sin embargo, un examen más detallado de cómo están estrechamente entrelazados y regulados los mercados de la UE muestra un patrón distinto que impone graves limitaciones al desarrollo de las microrredes (según Navigant Research): (1) Europa se ha centrado en el despliegue de energía renovable a gran escala, como en alta mar, lo que requiere una inversión masiva en infraestructura de transmisión; (2) El despliegue de recursos energéticos distribuidos (DER) se ha basado principalmente en tarifas de alimentación, un modelo de negocio que excluye la característica definitoria clave de una microrred, es decir, el aislamiento; (3) Los métodos preferidos para abordar la variabilidad de las energías renovables y aumentar la fiabilidad de la energía se inclinan hacia el comercio transfronterizo y no hacia la microrred localizada.

En última instancia, la integración avanzada del mercado europeo está desplazando el centro de atención de las microrredes a las VPP. De hecho, Europa está a la vanguardia de la adopción de plataformas VPP con sofisticadas capacidades que permiten la integración de las renovables y el comercio de energía en tiempo real para maximizar el valor de los recursos de flexibilidad, al tiempo que abren la puerta a nuevos flujos de valor para crear mercados de servicios auxiliares.

Modelos operativos

¿Qué modelos empresariales y operativos existen para esta Solución? ¿Cómo están estructurados y financiados?

Hasta hace poco, el modelo empresarial de las microrredes era un obstáculo para muchas organizaciones, dados los costosos gastos de capital necesarios y los elevados riesgos financieros asociados a su construcción y despliegue. Ahora, los nuevos mecanismos de financiación y funcionamiento están reduciendo las barreras para las organizaciones y las comunidades, permitiendo que más microrredes -y, por tanto, la transición energética sostenible- se hagan realidad.

Modelo operativo para un sistema de microrred inteligente (BABLE, 2021)

Requisitos legales

Directivas legales relevantes a nivel nacional y de la UE.

Dado que en la Unión Europea no existe una normativa específica para las microrredes, es necesario definir primero el campo normativo clave de las microrredes y vincular las directivas europeas existentes a estos campos. Los campos normativos relevantes para las microrredes y las directivas relacionadas son:

Energíasrenovables: considerar las unidades de generación renovable dentro de la microrred, incluidas las medidas que fomentan la integración de las renovables, la eficiencia energética y la descarbonización.

Normativa Energías Renovables (BABLE, 2021)

Conexión a lared: relativa a los requisitos de conexión a la red de distribución para cargas, unidades de generación y dispositivos de almacenamiento de energía.

Normativa Conexión a Red (BABLE, 2021)

Autoconsumo y almacenamiento de energía: Condiciones de entrega de excedentes de producción, posibilidad de uso de sistemas de almacenamiento, etc.

Normativa Autoconsumo y Almacenamiento Energético (BABLE, 2021)

En conjunto, la cantidad de normativa que se aplica directamente a las microrredes en la UE es baja, lo que también aumenta las diferencias entre las normativas sobre microrredes de cada estado miembro. Sin embargo, el impacto de algunas normativas como la 2009/28/CE de fomento de las energías renovables es considerable. Para cumplir los objetivos de las directivas europeas en línea con las microrredes, los estados miembros han puesto en marcha estrategias basadas en incentivos económicos. El sistema de apoyo más común en la UE se basa en las tarifas de alimentación (FIT); sin embargo, existen otros incentivos relevantes como las primas de mercado, los certificados verdes y las licitaciones tradicionales.

Datos y normas

¿Qué normas, modelos de datos y software son relevantes o necesarios para esta Solución?

Datos y normas para un sistema microrred inteligente (BABLE, 2021)

La creación de esta solución ha sido apoyada por la financiación de la UE

Casos de Uso

Explora ejemplos reales de aplicación de esta Solución.

Energía

Edificio

Energía Inteligente y Bloque Autosuficiente

Un plan para reducir el consumo eléctrico en edificios terciarios de Barcelona, mediante la instalación y uso de paneles solares fotovoltaicos.

TIC

Agua

Aire

Información meteorológica sobre el municipio de Conwy y para el amarre de barcos

El río Conwy, que atraviesa el corazón del condado, es un popular lugar de amarre en la ciudad de Conwy. Había una necesidad acuciante de reunir información más precisa para los usuarios de los amarres y de compartir esta valiosa información con los turistas.

Energía

TIC

Almacenamiento de calor con integración de las TIC para un suministro de calor económico

Superar la insuficiente generación de energía incluyendo la planta solar de Dunker para suministrar calor a un distrito que no puede producir suficiente energía renovable.

Energía

TIC

Proyecto Stirling Smart Energy

'La Ley del Cambio Climático de 2019 compromete a Escocia a conseguir emisiones netas cero de todos los gases de efecto invernadero para 2045. Las autoridades municipales de toda Escocia han tomado la iniciativa a la hora de fijar objetivos para reducir las emisiones, algunos con ambiciosos plazos que se adelantan al objetivo nacional de Escocia de Cero Emisiones Netas.

Energía

TIC

La microrred se adapta a los cambios de estación: pronóstico del contador inteligente

Una microrred utiliza tecnología de sensores inteligentes para adaptarse a los cambios de estación, mejorando la eficiencia energética. Esta tecnología puede registrar las condiciones meteorológicas, memorizar tendencias y ajustar el consumo de forma inteligente.

Energía

Micro red dentro de la red pública

Las microrredes son estructuras de red más pequeñas e independientes que permiten la generación autónoma de energía de forma descentralizada, por lo que vinculan directamente al consumidor localizado con el productor localizado y los sistemas de almacenamiento. La intención es aumentar el grado de autosuficiencia.

Energía

Movilidad

TIC

Estación de carga aislada para una micromovilidad sostenible

En la Hochschule Bochum se instaló una estación de carga sin conexión a la red como proyecto piloto, para aprovechar la energía solar mediante una estación de carga ligera flexible y modular para vehículos eléctricos.

Energía

TIC

Activos de almacenamiento de energía

Sistema de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio que proporciona flexibilidad bidireccional. Está pensado para ciclos dinámicos.

Energía

TIC

Controlador Central de Energía de la Ciudad Inteligente

Una plataforma de gestión energética de Central Eléctrica Virtual, que proporciona a los agentes de la ciudad la capacidad de gestionar activamente los Recursos Energéticos Distribuidos (generación, almacenamiento y carga) desde una única plataforma.

Energía

Sistema de gestión de microrredes

Controlador de gestión de microrredes, diseñado para integrar activos energéticos dispares a través de grupos de interés únicos para ofrecer un rendimiento energético mejorado en las áreas de coste, CO2, aplanamiento de picos y uso eficaz de la generación de bajas emisiones de carbono.

Energía

Edificio

Distritos térmicos locales inteligentes

Dentro del proyecto GrowSmarter. "Distritos térmicos locales inteligentes" forma parte de la rehabilitación del edificio de Ca l'Alier, que combina la generación de electricidad in situ (fotovoltaica) con la red local de DHC existente, reduciendo el consumo de energía primaria fósil para la producción de calefacción y refrigeración.

Energía

TIC

Simulación de microrredes Baumwollspinnerei

La integración de los datos de los activos de Baumwollspinnerei en la central eléctrica virtual de LSW permite simular las cantidades de energía comercializadas en tiempo real basándose en los precios del mercado al contado. El sistema calcula el potencial económico en tiempo real y previsto del comercio excedentario con estos activos.

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