El éxito al hacer frente a los incuestionables retos derivados del cambio hacia una economía baja en carbono está estrechamente ligado a la innovación y el desarrollo tecnológico en el ámbito de la energía. En el proceso de transición energética hacia un sistema energético sostenible, las medidas de eficiencia y ahorro se complementan con esfuerzos en innovación tecnológica, guiados a su vez por la necesidad de producir energía eléctrica de forma más sostenible, eficiente y a precios competitivos, reduciendo la dependencia exterior y posibilitando la lucha contra el cambio climático.
Las principales áreas en las que se estructuran las líneas de investigación son básicamente el almacenamiento, la generación (desarrollo de energías renovables más eficientes) y el desarrollo del vehículo eléctrico, así como la distribución y el transporte de energía. De hecho, en los últimos años, la distribución eléctrica ha experimentado más cambios que los vividos durante décadas gracias a los avances en estos campos de estudio. Diversas tecnologías como el vehículo eléctrico (VE), los sistemas de generación fotovoltaica (FV), los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) o las bombas de calor (HP) han ido reduciendo sus costes exponencialmente, haciéndose más accesibles a los usuarios finales. Estas tecnologías han convertido lo que antes eran solo clientes que consumían electricidad en prosumidores, clientes que producen electricidad o la consumen de forma flexible.
La inversión en redes inteligentes es también una de las principales áreas de disrupción en el sector eléctrico. Muchas inversiones en innovación dentro de este sector están relacionadas con su transformación digital y la necesidad de aprovechar al máximo las oportunidades que ofrecen los nuevos avances en tecnologías de la información y la comunicación.
Los argumentos expuestos se basan en el análisis del escenario actual y de diversas normativas a nivel nacional, pero sobre todo en el paquete de medidas que se derivarán de las directrices europeas establecidas en el denominado "Paquete de energía limpia para todos los europeos"[1], un conjunto de medidas enmarcadas en diversas líneas de actuación como son: el consumo energético en edificios, las energías renovables, la eficiencia energética y la renovación del mercado eléctrico. El paquete pone en marcha una serie de directrices recogidas en varias Directivas europeas entre las que se encuentra la Directiva (UE) 2019/944 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 5 de junio de 2019, sobre normas comunes para el mercado interior de la electricidad. Esta Directiva regula todos los aspectos de la generación, transporte y distribución de electricidad e incluye cambios radicales respecto a la Directiva anterior. Estos cambios tienen que ver sobre todo con el cambio de modelo energético, defendiendo un modelo que promueva la generación distribuida (GD) frente a un modelo puramente centralizado, pero también pretende promover el empoderamiento de los consumidores y sobre todo de los consumidores activos, entendiendo como tales no solo a aquellos que generan electricidad (prosumidores) sino también a aquellos que pueden participar en los mercados de flexibilidad de forma individual o agregada participando en programas de respuesta a la demanda.
Otro cambio radical es la definición del nuevo papel de las comunidades de energía, la protección y fomento de la implantación de este tipo de agentes. Por último, en cuanto a la gestión de la red de distribución, la nueva Directiva sigue imponiendo un modelo claro de separación de actividades. Promueve la modernización y la observabilidad de las redes por parte de los operadores como eje principal de actuación para fomentar el aumento de la penetración de la GD y las energías renovables (ER), el despliegue de sistemas de recarga de VE y la implantación de ESS. La consecución de estos objetivos implica un cambio radical en el que se incorporan multitud de tecnologías. Sin duda, un cuello de botella en este proceso será la gestión remota y optimizada tanto de las redes de distribución como de todos los dispositivos conectados a ellas (VE entre otros). La digitalización de la gestión de las redes eléctricas es uno de los procesos más críticos a acometer a corto plazo y para el que la inmensa mayoría de las empresas distribuidoras no están actualmente ni preparadas, ni cualificadas.
El paso de tener un consumo distribuido totalmente convencional y predecible, a los efectos de que las nuevas tecnologías den la posibilidad a los usuarios finales de convertirse en productores de electricidad, supone un cambio de paradigma que sin duda traerá muchas ventajas que tienen que ver con el aumento de la eficiencia y la democratización de la energía. Sin embargo, para abordar este cambio con garantías, es necesario resolver una serie de retos relacionados con:
- Gestión en tiempo real de todos los nuevos recursos que estarán presentes de forma masiva en las redes de distribución a corto plazo (carga de VE, bombas de calor, ESS y otros dispositivos colocados después de los contadores con control basado en IoT, etc.).
- La integración masiva y eficiente de las energías renovables (fotovoltaica, microeólica y microcogeneración) y otros tipos de GD, así como de las ESS, en la red de distribución de electricidad.
- La gestión eficaz de los flujos de energía en la red de distribución, de modo que se contengan las inversiones necesarias en infraestructuras de red, optimizando el uso de los recursos existentes.
Para hacer frente a los retos mencionados, es esencial un cambio radical en la forma de gestionar los sistemas de distribución. Es necesario aplicar una estrategia de digitalización que permita el funcionamiento semiautomático o automático tanto de los propios sistemas de distribución como de los dispositivos integrados en ellos. Este es el único camino para una penetración masiva y coordinada de los mencionados dispositivos en los sistemas de distribución, reduciendo la inversión en infraestructuras y maximizando la eficiencia y sostenibilidad de todo el sistema.
Para ello, y teniendo en cuenta que este cambio implica la generación de complejas redes ciber-físicas, es necesario implementar sistemas de gestión de grandes volúmenes de datos basados en técnicas de bigdata, sistemas de representación y monitorización avanzada de datos eléctricos que permitan la accesibilidad y compatibilidad con todo tipo de dispositivos. También es crítico implementar sistemas de análisis inteligente de los datos obtenidos utilizando todo tipo de herramientas matemáticas disponibles, desde algoritmos convencionales de flujo de carga, estimación de estado y análisis de contingencias, hasta algoritmos avanzados basados en métodos estadísticos, machine learning o inteligencia artificial que permitan extraer el máximo conocimiento de los datos obtenidos para operar y planificar las redes y los dispositivos conectados a ellas de forma eficiente y sostenible.
[1] Consejo de la Unión Europea, "Clean Energy for all Europeans Package", 2019.
[2] Consejo de la Unión Europea, "Directiva (UE) 2019/944 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 5 de junio de 2019, sobre normas comunes para el mercado interior de la electricidad y por la que se modifica la Directiva 2012/27/UE", 2019.
