Microrredes inteligentes

Descripción

Las microrredes son versiones a menor escala de un sistema eléctrico local centralizado —también conocido como macrorred— y cuentan con capacidades de control que les permiten funcionar en tándem con la macrorred local o de forma autónoma e independiente. Como tales, las microrredes llevan décadas abasteciendo de energía a polígonos industriales, bases militares, campus universitarios e instalaciones críticas como hospitales, utilizando principalmente sistemas de cogeneración (CHP) alimentados con combustibles fósiles y generadores con motores alternativos. Sin embargo, ahora muchas ciudades están interesadas en sistemas de microrredes que puedan integrar mejor los recursos de generación renovable y diversas cargas energéticas, dar servicio a múltiples usuarios y/o dar respuesta a situaciones medioambientales o de emergencia.

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

1. Las microrredes contribuyen a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y ayudan a las ciudades a cumplir sus objetivos climáticos al:
   • Fomentando la integración y la agregación de fuentes de energía renovables, gracias a su capacidad para equilibrar la producción y el consumo de energía dentro de la microrred mediante la generación y el almacenamiento distribuidos y controlables (por ejemplo, cogeneración, almacenamiento térmico o pilas de combustible).
   • Aprovechando la energía que, de otro modo, se desperdiciaría (por ejemplo, las pérdidas en la transmisión de electricidad o el calor residual de la producción de energía), gracias a la proximidad entre el lugar donde se genera la energía y donde se necesita.
2. Las microrredes pueden reforzar y aumentar la resiliencia de la red central al:
   • Aumentar la fiabilidad y la 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 cubrir la demanda local de energía de forma autónoma.
   • Reducir la vulnerabilidad de la red al hacer frente a cortes de suministro inminentes y proteger contra posibles ciberataques a la infraestructura energética.
   • Mantener el suministro energético durante emergencias o desastres naturales, sobre todo para los servicios públicos esenciales, y ayudar a la macro red a recuperarse de los cortes del sistema.
3. Las microrredes pueden servir mejor a la comunidad y potenciar la economía local al:
   • Mantener las tarifas eléctricas bajo control gracias a una gestión de la red más eficiente y rentable, un mayor aprovechamiento de la valiosa energía desperdiciada y/o una reducción de las inversiones en capacidad energética adicional o en infraestructura de transmisión.
   • Favorecer la competitividad de los municipios, ya que estos pueden ofrecer bajos costes energéticos y altos niveles de fiabilidad que pueden atraer nuevas empresas y puestos de trabajo, sobre todo en sectores muy sensibles a los cortes de suministro (p. ej., centros de datos, instalaciones de investigación, etc.).
   • Garantizando la fiabilidad del suministro eléctrico para comunidades aisladas o de difícil acceso, proporcionando energía limpia, fiable y resiliente de forma rentable.
   • Constituir una forma ideal de integrar los recursos renovables a nivel comunitario y permitir la participación de los clientes en la empresa eléctrica.

Problemas que hay que resolver

Modelo de valor

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

Contexto de la ciudad

Los ayuntamientos 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 promotores de microrredes responden a las señales del mercado, y las políticas locales pueden aportar claridad, comunicar los niveles de prioridad y reducir las barreras de entrada. Además, los ayuntamientos pueden involucrar 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 impulsadas por el propio municipio, como por ejemplo el pueblo alemán de Feldheim, que presume de ser el único pueblo independiente de la red eléctrica en el mundo desarrollado que utiliza recursos 100 % renovables. Algunos factores clave para garantizar el despliegue de las microrredes comunitarias son los siguientes:

• Establecer el marco normativo mediante la combinación adecuada de instrumentos políticos e incentivos para eliminar todas las barreras normativas y administrativas. Además de los incentivos tradicionales para los recursos energéticos distribuidos, como las tarifas reguladas o los sistemas de medición neta, otras alternativas eficaces incluyen la exención de las tasas de autorización para agilizar los trámites o la concesión de incentivos urbanísticos a proyectos que incluyan características propias de las microrredes, 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 que excluyen que las empresas de servicios públicos sean propietarias de instalaciones de almacenamiento.
• Infraestructura tecnológica que permita el desarrollo futuro de las microrredes, como la implantación de contadores inteligentes o la cobertura de la infraestructura de conectividad.
• La participación y la motivación de la comunidad para aumentar el valor social de la implementación y el funcionamiento de la microrred dentro de la comunidad y, a su vez, aumentar la aceptación social.
• La actitud y el nivel de actividad de las empresas de servicios públicos locales influyenenormemente 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 últimamente algunas de ellas se han mostrado proactivas a la hora de impulsar estos proyectos. La CE está presionando a las empresas de servicios públicos para que aumenten su nivel de actividad en el desarrollo de infraestructuras eléctricas no tradicionales, lo que podría mejorar las condiciones para el desarrollo de las microrredes comunitarias.
• Las 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. Crear un marco normativo favorable.
2. Facilitar el comercio local de energía entre la generación distribuida y el flujo bidireccional de energía.
3. Normas de interconexión claras y transparentes con la red principal.
4. Disponibilidad de mercados energéticos locales.
5. Garantizar la eficiencia económica y la rentabilidad cuando la seguridad del suministro eléctrico no sea un problema.
6. Apoyar modelos de negocio viables y el reparto de beneficios para hacer frente a los elevados costes de capital.
7. Crear modelos de gobernanza adecuados para iniciativas impulsadas por la comunidad.
8. Garantizar la participación de las partes interesadas para maximizar el valor social.
9. Buscar la protección de los datos y las comunicaciones.
10. Implementar la tecnología y la capacidad de almacenamiento adecuadas.
11. Integrar mejor los sistemas de gestión energética y los de gestión empresarial.
12. Mejorar la facilidad de uso de las interfaces con los vecinos de la comunidad para garantizar la transparencia y fomentar comportamientos que ahorren energía.

Iniciativas gubernamentales

En los países europeos, la implantación de sistemas energéticos locales cuenta con el respaldo de numerosas iniciativas y políticas a nivel europeo o nacional, donde muchos proyectos de investigación y desarrollo, que reciben 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, entre los factores que impulsan estos proyectos se encuentran 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 las infraestructuras 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 Pacto Verde Europeo.

Una iniciativa destacada es la creación del Grupo de Trabajo sobre Redes Inteligentes (SGTF) como parte del tercer paquete energético de la UE en 2009, con el fin de asesorar sobre políticas y normativas relativas al despliegue de las redes inteligentes. Por ejemplo, en el marco del desarrollo de una norma común para las redes inteligentes europeas, la Comisión Europea ha encomendado varios mandatos a las Organizaciones Europeas de Normalización (ESO) con el objetivo de establecer normas para la interoperabilidad de los contadores inteligentes, normas de recarga de vehículos eléctricos y altos niveles de servicios y operaciones de redes inteligentes.

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

Mapeo de las partes interesadas

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

Potencial del mercado

El avance de las microrredes forma parte de una tendencia más amplia hacia la digitalización, la descentralización y la descarbonización del sector energético. A nivel mundial, el mercado en expansión de los sistemas energéticos locales es una respuesta a las preocupaciones medioambientales, a la falta de una infraestructura de red sólida y de fiabilidad en el suministro eléctrico, al aumento de los precios de la energía y a una combinación de presiones normativas e incentivos. Como resultado, se espera que el mercado de las microrredes crezca rápidamente durante los próximos 10 años.

Capacidad eléctrica total anual de las microrredes y gasto en implementación por región, mercados mundiales: 2020-2029 (Guidehouse Insights)

A pesar de que se la considera líder mundial en la transición hacia un futuro energético con bajas emisiones de carbono, Europa solo representa el 9 % del mercado mundial de microrredes. La explicación más directa es que la gran mayoría de la capacidad de microrredes instalada en Europa se encuentra en islas remotas que no están conectadas a la red eléctrica continental. Sin embargo, si nos fijamos más de cerca en cómo los mercados de la UE están estrechamente interrelacionados y regulados, se observa un patrón claro que impone graves limitaciones al desarrollo de las microrredes (según Navigant Research): (1) Europa se ha centrado en el despliegue a gran escala de energías renovables, como la energía eólica marina, lo que requiere una inversión enorme en infraestructura de transmisión; (2) El despliegue de los recursos energéticos distribuidos (RED) se ha basado principalmente en las tarifas reguladas, un modelo de negocio que excluye la característica clave que define a una microrred, es decir, el funcionamiento en isla; (3) Los métodos preferidos para abordar la variabilidad de las energías renovables y aumentar la fiabilidad del suministro se inclinan hacia el comercio transfronterizo y no hacia las microrredes localizadas

En definitiva, la avanzada integración del mercado europeo está desplazando el foco de atención de las microrredes hacia las centrales eléctricas virtuales (VPP). De hecho, Europa está a la vanguardia en la adopción de plataformas de VPP con capacidades sofisticadas que permiten la integración de las energías 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 nuevas fuentes de valor para crear mercados de servicios auxiliares.

Modelos operativos

Hasta hace poco, el modelo de negocio de las microrredes era un obstáculo para muchas organizaciones, debido a la costosa inversión de capital necesaria y a los elevados riesgos financieros asociados a su construcción y puesta en marcha. Ahora, los nuevos mecanismos de financiación y funcionamiento están reduciendo las barreras para las organizaciones y las comunidades, lo que permite que más microrredes —y, por tanto, la transición hacia la energía sostenible— se hagan realidad.

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

Requisitos legales

Dado que no hay normativa específica sobre las microrredes en la Unión Europea, primero hay que definir los ámbitos normativos clave de las microrredes y relacionar las directivas europeas existentes con ellos. Los ámbitos normativos relevantes para las microrredes y las directivas relacionadas son:

Energías renovables: tienen en cuenta las unidades de generación renovable dentro de la microrred, incluidas las medidas que fomentan la integración de las energías renovables, la eficiencia energética y la descarbonización.

Normativa sobre energías renovables (BABLE, 2021)

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

Normativa sobre conexión a la red (BABLE, 2021)

Autoconsumo y almacenamiento de energía: condiciones para inyectar el excedente de producción, posibilidad de usar sistemas de almacenamiento, etc.

Normativa sobre autoconsumo y almacenamiento de energía (BABLE, 2021)

En general, la cantidad de normativa que se aplica directamente a las microrredes en la UE es escasa, lo que también aumenta las diferencias entre las normativas sobre microrredes de cada Estado miembro. No obstante, el impacto de algunas normativas, como la 2009/28/CE que promueve las energías renovables, es considerable. Para cumplir con los objetivos de las directivas europeas en materia de microrredes, los Estados miembros han puesto en marcha estrategias basadas en incentivos económicos. El sistema de ayudas más común en la UE se basa en las tarifas reguladas (FIT); sin embargo, hay otros incentivos relevantes, como las primas de mercado, los certificados verdes y las licitaciones tradicionales.

Datos y normas

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