Dynamic Demand es el nombre de una tecnología semi-pasiva para respaldar la respuesta de la demanda ajustando la demanda de carga en una red de energía eléctrica . (También es el nombre de una organización independiente sin fines de lucro en el Reino Unido respaldada por una subvención benéfica de la Fundación Esmée Fairbairn dedicada a promover esta tecnología). El concepto es que al monitorear la frecuencia de la red eléctrica, también como sus propios controles, las cargas domésticas e industriales intermitentes se encienden / apagan en momentos óptimos para equilibrar la carga general de la red con la generación, reduciendo los desajustes críticos de energía. [1]Como esta conmutación solo adelantaría o retrasaría el ciclo de funcionamiento del aparato unos segundos, sería imperceptible para el usuario final. Ésta es la base del control dinámico de la demanda. En los Estados Unidos, en 1982, se emitió una patente (ahora caducada) para esta idea al ingeniero de sistemas de energía Fred Schweppe. [2] Se han emitido otras patentes basadas en esta idea. [3] [4] [5] [6]
La demanda dinámica es similar a los mecanismos de respuesta de la demanda para gestionar el consumo doméstico e industrial de electricidad en respuesta a las condiciones de suministro, por ejemplo, hacer que los clientes de electricidad reduzcan su consumo en momentos críticos o en respuesta a los precios. [7] La diferencia es que los dispositivos de demanda dinámica se apagan pasivamente cuando se detecta tensión en la red, mientras que los mecanismos de respuesta a la demanda responden a las solicitudes de apagado transmitidas.
La necesidad de reserva giratoria
Las empresas de energía pueden predecir con una precisión razonable (generalmente dentro del uno o dos por ciento) el patrón de demanda a lo largo de un día en particular. Esto significa que el mercado libre de electricidad puede programar con suficiente antelación la carga base . Cualquier desequilibrio restante se debería entonces a imprecisiones en la predicción o cambios no programados en el suministro (como una falla en la central eléctrica ) y / o demanda. Tales desequilibrios se eliminan solicitando a los generadores que operen en el llamado modo de respuesta de frecuencia (también llamado modo de control de frecuencia ), alterando su salida continuamente para mantener la frecuencia cerca del valor requerido.
La frecuencia de la red es un indicador de todo el sistema del desequilibrio energético general. Por ejemplo, bajará si hay demasiada demanda porque los generadores comenzarán a desacelerarse levemente. Un generador en modo de respuesta de frecuencia funcionará, en condiciones nominales , a una salida reducida para mantener un búfer de capacidad de reserva. Luego, alterará continuamente su salida segundo a segundo según las necesidades de la red con control de velocidad de caída .
Esta reserva rotatoria es un gasto significativo para las empresas de energía, ya que a menudo se debe quemar combustible o perder ventas potenciales de energía para mantenerlo. El tipo de generación que se utiliza para una respuesta rápida suele ser impulsada por combustibles fósiles, que produce emisiones de entre 0,48 y 1,3 toneladas de CO 2 equivalente por cada megavatio hora (MWh) generado. Por lo tanto, una carga ambiental significativa, en forma de aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero , está asociada con este desequilibrio.
Control de carga local
En principio, cualquier aparato que funcione según un ciclo de trabajo (como acondicionadores de aire industriales o domésticos , calentadores de agua , bombas de calor y refrigeración ) podría utilizarse para proporcionar un servicio de equilibrio de red constante y confiable cronometrando sus ciclos de trabajo en respuesta a la carga del sistema. .
Dado que es posible medir la frecuencia de la red desde cualquier toma de corriente de la red, es posible diseñar controladores para aparatos eléctricos que detecten cualquier desequilibrio de frecuencia en tiempo real. Los dispositivos habilitados para demanda dinámica reaccionarían a esta misma señal. Cuando la frecuencia disminuye, es más probable que se apaguen, lo que reduce la carga en la red y ayuda a restablecer el equilibrio. Cuando la frecuencia aumenta más allá del estándar, es más probable que se enciendan, consumiendo el exceso de energía. Obviamente, el controlador también debe asegurarse de que en ningún momento el aparato se salga de su rango de funcionamiento aceptable. Como la frecuencia de la línea está directamente relacionada con la velocidad de rotación de los generadores en el sistema, millones de estos dispositivos actuando juntos actuarían como una enorme central eléctrica de reacción rápida .
Servicios auxiliares
El controlador dinámico también podría proporcionar otros servicios auxiliares , como ayudar a la recuperación de arranque en negro ( la capacidad de una red eléctrica para volver a ponerse en servicio después de un corte de energía ) si se programa con esa función. Generalmente, los arranques negros se hacen más difíciles debido a la gran cantidad de cargas reactivas que intentan consumir energía simultáneamente en el arranque cuando los voltajes son bajos. Esto provoca enormes sobrecargas que disparan los disyuntores locales y retrasan la recuperación completa del sistema. El controlador dinámico podría hacer que estas cargas "esperaran su turno", por así decirlo, hasta que se restableciera la potencia total.
Otro servicio de equilibrio vital es la 'reserva rápida', que es el uso de una planta de reserva para reemplazar la posible generación perdida (por ejemplo, debido a un generador de energía que falla o una línea eléctrica perdida ). Al eliminar la carga rápidamente mientras los generadores en funcionamiento giran, y luego volver a activar la frecuencia para volver al estándar, los controladores dinámicos podrían ahorrar el alto costo de los generadores de reserva rápida . Además, la rápida velocidad de respuesta de este método evitaría posibles caídas de voltaje .
La tecnología también podría ayudar a facilitar un mayor uso de la generación de fuentes variables, como la energía eólica . Las técnicas del lado de la demanda podrían ser una forma eficiente y rentable de ayudar a integrar este recurso en la red. En particular, permitiría que estas fuentes funcionen junto con reservas de energía virtuales como torres de agua municipales [8] para proporcionar una capacidad despachable razonablemente predecible .
Problemas de implementación
Los dispositivos de demanda dinámica tienen el potencial de ahorrar cantidades considerables de energía mediante los servicios que brindan. Pero antes de que se pueda incorporar ampliamente el control dinámico de la demanda, se debe establecer una regulación para exigir la instalación en al menos nuevos electrodomésticos o se debe crear un mecanismo de mercado efectivo para recompensar la instalación de la tecnología de manera justa. Un método contemplado es permitir que el medidor de electricidad que mide el consumo de electricidad también mida la frecuencia de la red y cambie a una tarifa más alta si la frecuencia cae por debajo de cierto nivel. La factura de electricidad mensual dirá entonces que tantas horas (y tantos kilovatios hora ) estaban en la tarifa regular y unas pocas horas en la tarifa de escasez. Aquellos consumidores sin una gestión inteligente de la demanda tienen que pagar el coste adicional, pero aquellos que instalen tecnologías inteligentes que se adapten a los cortos periodos de suministro ahorrarán dinero.
El 1 de marzo de 2011, RLtec lanzó su servicio de respuesta de frecuencia de demanda dinámica en dispositivos de carga de agua caliente y HVAC distribuidos en una de las cadenas de supermercados más grandes del Reino Unido, Sainsbury's . Este servicio de planta de energía virtual a escala de megavatios proporciona una respuesta de regulación de frecuencia comercial a National Grid en el Reino Unido. La empresa ahora se llama Open Energi. [9]
Servicio de frecuencia y servicio de reserva
La red nacional en el Reino Unido ya es un usuario masivo de esta tecnología a escala industrial: hasta 2 GW de carga se pueden perder instantáneamente por relés sensibles a la frecuencia que apagan las acerías, etc., que se igualan en un ciclo de 20 minutos por hasta a 2 GW de generadores diesel de emergencia bastante pequeños. Para obtener una descripción completa de este complejo sistema, consulte, por ejemplo, "Contribución potencial del generador de reserva diésel de emergencia para hacer frente a la intermitencia y variabilidad de las fuentes de energía renovable", una charla de David Andrews de Wessex Water, que trabaja en estrecha colaboración con la Red Nacional del Reino Unido para proporcionar este servicio impartido en el Seminario de Open University "Afrontar la variabilidad: integración de las energías renovables en el sistema eléctrico" el 24 de enero de 2006. [10]
En Francia se utilizan hasta 5 GW de dicha generación de diésel para fines similares, pero estas tecnologías parecen ser relativamente desconocidas [11] [se necesita una mejor fuente ] . No hay ninguna razón por la que no deban aumentarse masivamente su alcance [12] [se necesita una mejor fuente ] para hacer frente incluso a la intermitencia introducida por la energía eólica.
Investigación del gobierno del Reino Unido
En agosto de 2007, el gobierno del Reino Unido publicó un informe que describe el potencial que ve para la tecnología de demanda dinámica. [13] El informe no llega a recomendar al gobierno que fomente su introducción. Enumera una serie de barreras técnicas y económicas para su introducción y recomienda que se investiguen antes de que el gobierno fomente el uso de la demanda dinámica. La demanda dinámica es un elemento de una investigación gubernamental más amplia sobre tecnologías que pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Sin embargo, en 2009 se anunció que ahora se están vendiendo refrigeradores domésticos en el Reino Unido que incorporan un sistema de control dinámico de carga. [14] [se necesita una mejor fuente ]
Ver también
- Automatización de distribución avanzada
- Sistema de gestión de distribución
- Respuesta a la demanda Demanda dinámica en una red inteligente
- Mercado de la electricidad
- Comercio minorista de electricidad
- Gestión de la demanda energética
- Sistema de transmisión de CA flexible
- Amigable con la red
- GridLAB-D
- Lista de proyectos de almacenamiento de energía
- Activos de reducción de energía
Referencias
- ^ http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20090609003228/http://www.berr.gov.uk/files/file41011.pdf página3 doméstico e industrial
- ^ Patente estadounidense 4317049 , " Reprogramador de potencia-energía adaptable en frecuencia", emitida el 23 de febrero de 1982
- ^ Patente estadounidense 7010363 , "Métodos de control de consumo de energía de aparatos eléctricos y sistemas de consumo de energía eléctrica", emitida el 7 de marzo de 2006
- ^ Patente estadounidense 7149605 , "Métodos de control de distribución de energía eléctrica, métodos de monitoreo de demanda de energía eléctrica y dispositivos de administración de energía", emitida el 12 de diciembre de 2006
- ^ Patente estadounidense 7420293 , "Métodos de control de consumo de energía de aparatos eléctricos y sistemas de consumo de energía eléctrica", emitida 2008-09-02
- ^ Patente estadounidense 8073573 , "Métodos de control de distribución de energía eléctrica, métodos de monitoreo de demanda de energía eléctrica y dispositivos de administración de energía", emitida el 6 de diciembre de 2011
- ^ [1] Descripción de la tarifa de reducción de la demanda francesa EJP
- ^ DJ Hammerstrom et al., "Proyectos de demostración del banco de pruebas GridWise ™ del noroeste del Pacífico: Parte I. Proyecto de la península olímpica", PNNL-17167, octubre de 2007.
- ^ http://www.openenergi.com/our-customers/sainsburys/
- ^ http://stadium.open.ac.uk/stadia/preview.php?s=1&whichevent=720
- ^ http://www.claverton-energy.com/conference/programme
- ^ https://web.archive.org/web/20100217164416/http://www.claverton-energy.com/download/131/
- ^ http://www.berr.gov.uk/files/file41011.pdf
- ^ http://www.claverton-energy.com/bbc-talks-about-dynamic-demand-smart-fridges-and-smart-metering.html
enlaces externos
- Demanda dinámica Reino Unido
- Energi abierto
- Una nota sobre el valor potencial del control de "demanda dinámica" (en el Reino Unido / UE)
- "Control de frecuencia por gestión de demanda" . Red nacional. Archivado desde el original el 11 de junio de 2011 . Consultado el 22 de noviembre de 2010 .