El siguiente paso después de los generadores de respaldo

Muchos propietarios de viviendas y empresas recurren a la energía autogenerada en un esfuerzo por reducir sus costos de electricidad, al tiempo que se vuelven independientes de la energía. Los precios de la electricidad en la ciudad de Nueva York se encuentran entre los más altos de los EE. UU., Y en 2012 el huracán Sandy demostró la vulnerabilidad de la red eléctrica local, dejando a miles de ciudadanos de la ciudad de Nueva York sin electricidad.

Aunque los propietarios pueden desplegar generadores diesel Para independizarse de la red de servicios públicos, hacer funcionar dicho equipo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, es muy costoso y dañino para el medio ambiente, sin mencionar el desafío logístico de mantener el suministro de diesel en funcionamiento durante las emergencias. Sin embargo, existe un concepto emergente que va más allá de simplemente conectar un generador de respaldo a un edificio: las microrredes.

Como lo implica su nombre, las microrredes son redes de energía en miniatura que pueden conectarse y sincronizarse con la red de servicios públicos, pero también son capaces de funcionar de forma autónoma como «islas». Los generadores de respaldo continúan desempeñando un papel importante en las microrredes, pero se complementan con infraestructura de distribución de propiedad privada y otros recursos energéticos como la generación renovable y los sistemas de almacenamiento.

Una microrred normalmente es inviable para un edificio individual debido a la falta de espacio, pero se puede implementar para grupos de edificios, especialmente si están ubicados dentro de la misma propiedad física. Este artículo proporcionará una descripción general de los beneficios que ofrecen las microrredes, así como algunas consideraciones al implementarlas en Nueva York.

Una diferencia clave entre las microrredes y los sistemas de energía de respaldo es que las microrredes están destinadas a desplazar a la red de servicios públicos como la principal fuente de electricidad, mientras que los sistemas de energía de respaldo se utilizan normalmente solo cuando el suministro de la red está comprometido.

Ventajas de las microrredes frente a los generadores diésel convencionales

Las microrredes suelen incluir muchas tecnologías de generación para combinar sus ventajas y compensar sus limitaciones. Por ejemplo, una microrred puede utilizar una matriz solar fotovoltaica, una turbina eólica y un generador de gas a pequeña escala para lograr la siguiente combinación de beneficios:

  • La matriz solar fotovoltaica ofrece una fuente de energía de bajo costo y bajo mantenimiento, al tiempo que aprovecha los créditos fiscales y obtiene un reembolso en efectivo del Programa de incentivos NY-Sun.
  • Las turbinas eólicas también ofrecen energía a bajo costo si el sitio tiene condiciones favorables. Además, los sistemas con una capacidad de hasta 2 MW son elegibles para un incentivo de hasta $ 1 millón.
  • Para compensar la salida variable de energía solar y eólica, el sistema se puede complementar con una turbina de gas a pequeña escala, un generador diesel o ambos.

La configuración del sistema descrita anteriormente aprovecha los incentivos locales para la energía renovable, al tiempo que reduce la huella de carbono de la instalación alimentada por la microrred. Sin embargo, el gas natural y el diesel pueden seguir sirviendo como fuente de energía complementaria para mejorar la confiabilidad del sistema.

Una microrred se puede mejorar aún más con el almacenamiento de energía, especialmente considerando el alto precio de la electricidad en la ciudad de Nueva York. El excedente de generación de la matriz solar fotovoltaica y la turbina eólica se puede almacenar localmente, lo que reduce aún más la dependencia de los combustibles fósiles y la red eléctrica.

Tenga en cuenta que el almacenamiento de la batería sigue siendo caro, pero hay muchos casos en los que la inversión puede justificarse económicamente. Tenga en cuenta que el caso comercial de las baterías tiende a mejorar cuando atienden un pico de demanda de corta duración. Esto proporciona el beneficio adicional de reducir la capacidad total de generación de gas y diesel requerida, haciendo que ambos sistemas sean menos costosos. Sin embargo, a medida que el programa operativo del almacenamiento de baterías se alarga, la ventaja de costos se desplaza a favor de los combustibles fósiles.

Generadores de gas natural y turbinas de pequeña escala en Nueva York

El gas natural ofrece dos ventajas clave sobre el diésel. En primer lugar, su intensidad de emisiones es menor. Además, las redes de distribución de gas natural son muy robustas, lo que garantiza un suministro fiable.

  • Según la Administración de Información Energética de EE. UU., El gas natural emite 53,07 kg de CO2 por millón de BTU, mientras que el diésel emite 73,16 kg de CO2 por mmBTU, que es casi un 38% más alto.
  • La red de distribución de gas de Nueva York resistió el huracán Sandy sin mayores interrupciones, mientras que las entregas de diesel fueron muy difíciles debido a las inundaciones. Las estaciones de servicio fueron de poco beneficio porque dependen de la electricidad y la red local sufrió daños masivos.

La principal limitación para generadores de gas natural y turbinas en Nueva York es legal. Los códigos de construcción de la Ciudad de Nueva York exigen sistemas de energía de emergencia y de reserva para muchos tipos de sistemas de edificios, y el gas natural solo se permite como combustible principal en determinadas condiciones. Esto significa que cualquier proyecto de microrred en Nueva York probablemente tendrá que cumplir con una capacidad mínima de generación a base de diesel para cumplir con el código.

Gestión de la interconexión de la red eléctrica

Aunque una microrred puede operar indefinidamente como un sistema independiente, existen muchas razones para mantener una interconexión a la red eléctrica. Por ejemplo, considere que los sistemas de generación en una microrred necesitan un mantenimiento eventual y que la interconexión a la red es una fuente de alimentación de respaldo conveniente.

Otra ventaja de mantener una interconexión a la red eléctrica es que la microrred puede aprovechar las tarifas eléctricas según la hora del día, lo que reduce su costo operativo general. Puede haber períodos del día en que los precios de la electricidad de la red caigan por debajo del costo de producción de algunos sistemas de generación internos, y tiene sentido cambiar. El operador de la microrred generalmente conocerá el costo de generación de kilovatios-hora para cada uno de los recursos energéticos utilizados internamente, e incluso el proceso puede automatizarse con un sistema de gestión de energía.

Por último, una interconexión a la red permite que el excedente de energía se devuelva a la red eléctrica. Puede haber casos en los que ya se haya satisfecho todo el consumo interno y los sistemas de almacenamiento estén a plena capacidad, por lo que la mejor manera de utilizar el excedente de energía es exportarlo a la red pública.

Análisis de la viabilidad de las microrredes

Varios paquetes de software en el mercado son capaces de optimizar los recursos de la microrred y realizar un análisis de viabilidad, basado en los costos locales de electricidad y combustibles fósiles, junto con el perfil de demanda del usuario de la microrred. Una solución de software muy conocida es HOMER Pro, que fue desarrollada originalmente por el Departamento de Energía de EE. UU.

Varias microrredes conectadas a la misma red de servicios públicos pueden ayudar a mejorar la confiabilidad general del sistema, ya que hay muchos segmentos capaces de operar de forma independiente y aislada. Durante los desastres naturales, las microrredes pueden ayudar a proporcionar electricidad a las propiedades vecinas que dependen de la red eléctrica.