¿Podrían las centrales eléctricas virtuales ayudar a estabilizar la red energética de EE. UU.?

Apr 13 2022
Una planta de energía virtual es una red de parques eólicos, parques solares y sistemas de baterías domésticos diseñados para aliviar la carga de energía en la red eléctrica principal. Hablamos con un experto para averiguar cómo.
Las plantas de energía virtuales acumulan fuentes de electricidad más pequeñas desde diferentes ubicaciones para que puedan actuar como una planta de energía convencional. Esto ayuda a equilibrar las cargas de la red de energía y puede trasladar la energía a donde más se necesita durante las horas pico. Grupo de Integración de Sistemas de Energía

Uno de los grandes desafíos que enfrentan las empresas de servicios públicos de EE. UU . es que la demanda de electricidad no es constante. En cambio, sube y baja, generalmente bajando en las horas de la noche y subiendo durante el día, especialmente en los días calurosos cuando los residentes encienden el aire acondicionado en sus hogares.

Las compañías eléctricas que suministran la energía deben poder hacer frente a esas fluctuaciones y satisfacer la demanda máxima. Tradicionalmente, eso requiere que construyan una gran cantidad de costosas plantas generadoras de carbón, gas o electricidad nuclear , o que compren energía de otros proveedores cuando la necesiten.

Pero en estos días, algunas empresas de servicios públicos están buscando una solución menos costosa y potencialmente más ecológica. Estamos hablando de centrales eléctricas virtuales.

¿Qué es una central eléctrica virtual?

Las plantas de energía virtuales agregan múltiples fuentes de electricidad más pequeñas, como paneles solares, turbinas eólicas e incluso baterías de almacenamiento residencial, que se distribuyen en diferentes ubicaciones en un área, para que puedan actuar como si fueran una planta de energía convencional y equilibrar la energía. cargas de la red o cambiar la energía a donde más se necesita para la confiabilidad. Las diversas unidades a menudo están conectadas a través de un sofisticado sistema de software que indica cuándo necesitan aumentar o disminuir la producción de energía y dirige hacia dónde debe ir la energía.

En 2021, por ejemplo, Green Mountain Power, una innovadora empresa de servicios públicos con sede en Vermont, anunció un plan para crear una planta de energía virtual que utilizaría una red de baterías de respaldo Tesla Powerwall en los hogares de los clientes. Con la ayuda del software de Soluciones Energéticas Personalizadas (CES), la electricidad almacenada en las baterías de Tesla puede volver al sistema de red regional cuando sea necesario para garantizar un flujo constante y regulado de electricidad a los clientes. Como informó Cnet.com en marzo de 2022, los clientes obtienen una fuente de energía de respaldo en caso de un corte de energía, mientras que la empresa de servicios públicos obtiene una fuente de electricidad a la que puede recurrir cuando la demanda alcanza su punto máximo.

"Este proyecto no sería posible sin las grandes asociaciones que tenemos con nuestros clientes en el programa Powerwall", dijo en un comunicado de prensa Mari McClure, presidenta y directora ejecutiva de Green Mountain Power . "Este piloto es único e importante porque se basa en nuestra innovación y colaboración existentes para generar un cambio significativo en las funciones esenciales de la red al reducir las emisiones de carbono, aumentar el rendimiento y reducir los costos".

SunPower Corp., un proveedor de tecnología solar, también anunció en noviembre de 2021 que había lanzado su propia planta de energía virtual. El nuevo sistema permite que los clientes de Eversource y National Grid en Massachusetts, Rhode Island y Connecticut que tienen baterías de almacenamiento SunVault reciban pagos por permitir que las empresas de servicios públicos utilicen su energía almacenada durante los momentos de máxima demanda.

La Regulación de frecuencia de Green Mountain Power paga a los clientes que comparten energía a través de sus baterías Tesla Powerwall $13.50 por mes en sus estados de cuenta de energía.

Beneficios de las centrales eléctricas virtuales

De alguna manera, las centrales eléctricas virtuales son análogas a los sistemas de computación en red , en los que las redes de computadoras pueden compartir recursos e incluso combinar su capacidad para realizar tareas, según Bill Schofield . Es vicepresidente de Future-Grid Services para CES, una empresa con sede en Filadelfia que brinda asesoramiento y servicios de consultoría a una variedad de empresas en el negocio de la energía, incluidos los productores de energía solar y eólica. Uno de los clientes de CES es Green Mountain Power.

"[Las plantas de energía virtuales son] distribuidas... baterías, o plantas de energía pequeñas y diminutas y generadores de respaldo locales", explica Schofield. "[Es un] concepto muy similar al uso de la conectividad a Internet para conectar muchos pequeños recursos que pueden hacer colectivamente el mismo trabajo que una gran planta de energía".

La naturaleza descentralizada de las centrales eléctricas virtuales las hace potencialmente más resilientes ante condiciones climáticas extremas u otros desastres.

"Digamos que un tornado atraviesa un área y derriba la línea de transmisión a una gran planta de energía. Pierdes toda esa energía. ¿Verdad?" dice Schofield. "Pero si tiene una planta de energía virtual, donde tiene muchos recursos pequeños repartidos por todo el lugar, un tornado podría acabar con el 10 por ciento de la planta de energía virtual, pero el otro 90 por ciento todavía está allí y disponible".

Las centrales eléctricas virtuales también son ventajosas para las redes de otras maneras, incluido el soporte de voltaje. Un factor crucial en una red eléctrica confiable es mantener el voltaje dentro de niveles aceptables; de lo contrario, el equipo puede dañarse, podría haber cortes de energía, etc. Pero el voltaje varía en la red y en cada interfaz (subestaciones, transformadores, etc.), se debe mantener el voltaje correcto.

Con una planta de energía virtual, hay menos de estos. "Tiene muchos pequeños recursos ubicados cerca o en el mismo lugar donde se usa la electricidad", explica Schofield. "No es necesario construir líneas de transmisión o distribución tan grandes para mantener el voltaje correcto".

Si un tornado corta una línea de transmisión a una planta de energía importante, el área podría perder toda su electricidad. Pero no con una central eléctrica virtual.

La energía renovable es clave

Otra ventaja más de las centrales eléctricas virtuales es que facilitan la regulación de las fuentes de energía renovable y el tipo de control sobre la cantidad de electricidad que ingresa a la red que tendría una central eléctrica convencional que quema combustibles fósiles.

"Una planta de energía virtual puede incluir, nuevamente, pequeñas baterías para el generador de respaldo, pero también puede, bajo el término general, incluir lo que se llama 'respuesta a la demanda'", dice Schofield.

Una empresa de servicios públicos con una planta de energía virtual puede enviar mensajes a los clientes para que rechacen su uso en ciertos momentos, posiblemente ofreciendo un certificado de regalo para un restaurante local como incentivo. En partes del país donde las empresas de servicios públicos compran electricidad a varios proveedores, las centrales eléctricas virtuales podrían ayudar a las empresas de servicios públicos a responder al precio de mercado de la electricidad.

Indirectamente, esos incentivos pueden ayudar a facilitar las fuentes de energía renovable como la eólica y la solar, dice Schofield. Debido a que son variables, lo que significa que el sol deja de brillar y el viento deja de soplar, la cantidad de electricidad que proporcionan debe ajustarse a la capacidad que pueden acomodar. Tradicionalmente, el saldo lo compensan los proveedores de combustibles fósiles .

"Una planta de energía virtual está diseñada para funcionar de la misma manera, o para brindar el mismo tipo de servicios que una gran planta de energía", dice Schofield, "y para ser despachable, lo que significa que puedo comunicarme con ella y decirle que haga algo diferente". La rampa hacia arriba o hacia abajo es parte del valor".

Al interactuar con los consumidores y reclutarlos para que ayuden a administrar el uso de la energía, las centrales eléctricas virtuales podrían desempeñar un papel en la solución de uno de los problemas más antiguos de la industria de servicios públicos: el uso máximo.

"Una gran mayoría del costo de proporcionar electricidad es solo para manejar esos días pico", dice Schofield. "Si puede lograr que los consumidores de todo tipo usen su consumo de esa manera, tal vez cepillarse los dientes con un cepillo de dientes normal en lugar de uno eléctrico... entonces puede eliminar una gran cantidad de costos del sistema. Y también puede eliminar mucha necesidad de quemar combustibles fósiles. Pero esto es históricamente muy difícil, porque... la persona promedio no se va a molestar mucho".

Pero también dice que eso está cambiando. Las generaciones más jóvenes son más conscientes de la sostenibilidad y todos tienen un teléfono inteligente. Tal vez algún día reciba una alerta en su teléfono que diga "Alerta de uso de electricidad. Baje el termostato". Y ganará puntos de incentivo si lo hace. ¿lo harías?

Schofield dice que podrías. "La mayoría de las personas quieren hacer algo bueno porque en realidad están pagando un precio fijo, y el costo real para ellos de consumir esa electricidad es bastante pequeño", dice. "Pero si consigues que miles de personas respondan, entonces ese poco se suma a algo significativo".

Ahora eso es interesante

La Agencia Internacional de Energía proyecta que la demanda mundial de electricidad aumentará 2,5 veces para 2050, y requerirá $ 14 billones en actualizaciones de las redes eléctricas del mundo para hacer frente.

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