El Instituto IMDEA Energía promueve y realiza actividades de I+D+i relacionadas con la energía que contribuyan al desarrollo de un sistema energético sostenible, con especial énfasis en las energías renovables y las tecnologías energéticas limpias, colaborando con empresas, a fin de facilitar una transferencia efectiva de los conocimientos de I+D al sector productivo.
Asimismo, pretende aunar esfuerzos con otros centros de investigación y universidades con objeto de fomentar la excelencia en la investigación sobre temas energéticos favoreciendo la complementariedad entre los distintos organismos implicados.
Las líneas de investigación de IMDEA Energía son Energía solar y aplicaciones de alta temperatura; Combustibles sostenibles: hidrógeno y biocombustibles; Almacenamiento de energía, térmico, termoquímico y electroquímico: baterías, supercondensadores,…; Gestión de la energía eléctrica; Sistemas energéticos de elevada eficiencia; y Valorización de CO2.
Smart Grids
En el pasado, las líneas eléctricas acostumbraban a estar sobredimensionadas, presentar bajas impedancias y flujos de potencia exclusivamente unidireccionales, por lo que no se requería un control inteligente para mantener la operación del sistema entre los límites establecidos. La creciente penetración de la generación distribuida, asociada fundamentalmente a las energías renovables, y la aparición de los flujos bidireccionales, han desencadenado un proceso de cambio radical de las redes eléctricas y se ha hecho necesario instalar múltiples dispositivos novedosos de medición y control a fin de mejorar su rendimiento, reducir las pérdidas y dotar de una mayor flexibilidad al sistema de transporte, manteniendo la seguridad y fiabilidad de operación. Como consecuencia, hoy en día podemos encontrar subestaciones eléctricas equipadas con mediciones instantáneas de los flujos de potencia y con modernos sistemas de telecomunicación que favorecen el desarrollo y aplicación de algoritmos de gestión cada vez más inteligentes.
En los últimos años, se han desarrollado diversos modos de gestión energética, se han incorporado dispositivos de almacenamiento y se investigan distintas alternativas de gestión de la demanda eléctrica para respaldar al sistema. Las redes eléctricas resultantes se denominan “redes inteligentes” por su capacidad para mejorar la utilización de los recursos y no sólo reaccionar ante un evento imprevisto, a la vez que, de manera proactiva, integran los datos y medidas disponibles.
El principal reto al que se enfrentan los algoritmos de control consiste en minimizar la incertidumbre asociada tanto al consumo energético como a las condiciones ambientales, de forma que se puedan integrar más fuentes renovables en las redes y se eviten la congestión de las líneas y las puntas de tensión. El desarrollo de nuevas tecnologías para mejorar el rendimiento en las redes eléctricas, tales como, instalaciones de almacenamiento, convertidores de electrónica de potencia como interfaces para fuentes de energía fotovoltaica o eólica, sensores de flujo de potencia y detección de fallos bidireccionales o cogeneración distribuida, contribuirán a superar los desafíos actuales en las redes de distribución.
Entre los retos en redes de distribución destacan la congestión de las líneas, el control de tensión, la reconfiguración en el caso de emergencias, la integración y control de las fuentes renovables y el almacenamiento de energía. Las empresas de distribución también muestran un creciente interés por la gestión activa de la demanda y los métodos para obtener una respuesta adecuada de los consumidores.
En las microrredes, caso de redes domésticas o sistemas de gestión de edificios inteligentes, la incertidumbre de la demanda y la poca inercia del sistema, hacen que los retos principales sean la estabilidad del sistema y la disponibilidad de energía en tiempo real. Todavía, la mayoría de los algoritmos de control de estos sistemas son reactivos. Además, las fuentes renovables, las instalaciones de cogeneración o las turbinas de gas instaladas suelen precisar de una conexión a la red eléctrica para permitir el equilibrio energético. Actualmente, se están desarrollando métodos de control proactivo para mejorar el rendimiento de los recursos energéticos e incrementar la eficiencia energética.
Las “redes inteligentes” no son una tecnología, sino que presentan numerosas oportunidades en el proceso de su transformación y desarrollo hacia un sistema más flexible, eficiente, seguro, respetuoso con el medio ambiente y económico. La tecnología de prototipaje rápido se utiliza en sistemas eléctricos para facilitar el desarrollo de algoritmos de control y crear un entorno de pruebas Power-Hardware-In-the-Loop, PHIL.
El 26 de abril se celebrará en IMDEA Energía el INTERNATIONAL WORKSHOP RAPID PROTOTYPING FOR SMARTGRIDS, que reunirá a expertos de centros de investigación, universidades y empresas para abordar el estado del arte en las tecnologías de prototipaje rápido. La instalación PHIL del Instituto IMDEA Energía se utilizará para la demostración experimental. La jornada está dirigida a las empresas, universidades y centros de investigación que desarrollan y prueban la integración de fuentes renovables y de almacenamiento en las redes, así como DFIGs y dispositivos programables para el control de cargas y fuentes.
Félix Marín
Responsable de Desarrollo y Transferencia de Tecnología Milan Prodanovic.
Jefe de la Unidad de Sistemas Eléctricos del Instituto IMDEA Energía
