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La gestión de la demanda de energía , también conocida como gestión del lado de la demanda ( DSM ) o respuesta del lado de la demanda ( DSR ), [1] es la modificación de la demanda de energía de los consumidores a través de varios métodos como incentivos financieros [2] y cambio de comportamiento a través de la educación.

Por lo general, el objetivo de la gestión del lado de la demanda es alentar al consumidor a utilizar menos energía durante las horas pico , o trasladar el tiempo de uso de energía a horas de menor actividad , como la noche y los fines de semana. [3] La gestión de la demanda máxima no necesariamente reduce el consumo total de energía , pero podría esperarse que reduzca la necesidad de inversiones en redes y / o centrales eléctricas para satisfacer las demandas máximas. Un ejemplo es el uso de unidades de almacenamiento de energía para almacenar energía durante las horas de menor actividad y descargarlas durante las horas de mayor actividad. [4]

Una aplicación más reciente de DSM es ayudar a los operadores de la red a equilibrar la generación intermitente de unidades eólicas y solares, particularmente cuando el momento y la magnitud de la demanda de energía no coinciden con la generación renovable. Los generadores que se ponen en funcionamiento durante los períodos de máxima demanda suelen ser unidades de combustibles fósiles. Minimizar su uso reduce las emisiones de dióxido de carbono y otros contaminantes. [5] [6]

La industria de la energía eléctrica estadounidense se basó originalmente en gran medida en las importaciones de energía extranjera, ya sea en forma de electricidad consumible o combustibles fósiles que luego se utilizaron para producir electricidad. Durante la época de la crisis energética en la década de 1970, el gobierno federal aprobó la Ley de Políticas Reguladoras de Servicios Públicos (PURPA) , con la esperanza de reducir la dependencia del petróleo extranjero y promover la eficiencia energética y las fuentes de energía alternativas. Esta ley obligó a las empresas de servicios públicos a obtener la energía más barata posible de productores de energía independientes, lo que a su vez promovió las energías renovables y alentó a las empresas de servicios públicos a reducir la cantidad de energía que necesitan, impulsando así las agendas de eficiencia energética y gestión de la demanda. [7]

El término DSM se acuñó después de la época de la crisis energética de 1973 y la crisis energética de 1979 . [8] Los gobiernos de muchos países exigieron la ejecución de varios programas para la gestión de la demanda. Un ejemplo temprano es la Ley de Política Nacional de Conservación de Energía de 1978 en los EE . UU. , Precedida por acciones similares en California y Wisconsin . La gestión del lado de la demanda fue presentada públicamente por el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) en la década de 1980. [9] Hoy en día, las tecnologías DSM se vuelven cada vez más viables debido a la integración de la tecnología de la información y las comunicaciones.y el sistema eléctrico, nuevos términos como la gestión integrada del lado de la demanda (IDSM) o red inteligente . [ cita requerida ]

Operación [ editar ]

El uso de electricidad puede variar drásticamente en períodos de tiempo cortos y medianos, según los patrones climáticos actuales. Generalmente, el sistema eléctrico mayorista se ajusta a la demanda cambiante despachando generación adicional o menor. Sin embargo, durante los períodos pico, la generación adicional suele ser suministrada por fuentes menos eficientes ("pico"). Desafortunadamente, el costo financiero y ambiental instantáneo de usar estas fuentes "pico" no se refleja necesariamente en el sistema de precios al por menor. Además, la capacidad o voluntad de los consumidores de electricidad para ajustarse a las señales de precios alterando la demanda ( elasticidad de la demanda) puede ser bajo, especialmente en períodos de tiempo cortos. En muchos mercados, los consumidores (particularmente los clientes minoristas) no enfrentan precios en tiempo real en absoluto, sino que pagan tarifas basadas en costos anuales promedio u otros precios calculados. [ cita requerida ]

Las actividades de gestión de la demanda de energía intentan acercar la demanda y el suministro de electricidad a un nivel óptimo percibido y ayudar a que los usuarios finales de electricidad obtengan beneficios para reducir su demanda. En el sistema moderno, el enfoque integrado de la gestión del lado de la demanda se está volviendo cada vez más común. IDSM envía automáticamente señales a los sistemas de uso final para eliminar la carga según las condiciones del sistema. Esto permite un ajuste muy preciso de la demanda para garantizar que coincida con la oferta en todo momento y reduce los gastos de capital para la empresa de servicios públicos. Las condiciones críticas del sistema podrían ser las horas pico, o en áreas con niveles de energía renovable variable , durante los momentos en que la demanda debe ajustarse hacia arriba para evitar la sobregeneración o hacia abajo para ayudar con las necesidades de aumento. [ cita requerida ]

En general, los ajustes a la demanda pueden ocurrir de varias maneras: a través de respuestas a las señales de precios, como tarifas diferenciales permanentes para el horario de la tarde y el día o días de uso ocasional de alto precio, cambios de comportamiento logrados a través de redes de área doméstica , controles automatizados como con control remoto acondicionadores de aire, o con ajustes de carga permanentes con electrodomésticos de bajo consumo. [ cita requerida ]

Fundamentos lógicos [ editar ]

La demanda de cualquier producto básico puede modificarse mediante acciones de los agentes del mercado y del gobierno ( regulación e impuestos). La gestión de la demanda de energía implica acciones que influyen en la demanda de energía. El DSM se adoptó originalmente en la electricidad, pero hoy en día se aplica ampliamente a los servicios públicos, incluidos el agua y el gas. [ cita requerida ]

La reducción de la demanda de energía es contraria a lo que han estado haciendo tanto los proveedores de energía como los gobiernos durante la mayor parte de la historia industrial moderna. Mientras que los precios reales de diversas formas de energía han estado disminuyendo durante la mayor parte de la era industrial, debido a las economías de escala y la tecnología, la expectativa para el futuro es la opuesta. Anteriormente, no era descabellado promover el uso de energía, ya que se podrían anticipar fuentes de energía más copiosas y más baratas en el futuro o el proveedor había instalado un exceso de capacidad que se haría más rentable con un mayor consumo. [ cita requerida ]

En las economías de planificación centralizada, la subvención de la energía era una de las principales herramientas de desarrollo económico. Las subvenciones a la industria del suministro de energía siguen siendo habituales en algunos países. [ cita requerida ]

Contrariamente a la situación histórica, se prevé un deterioro de los precios y la disponibilidad de la energía. Los gobiernos y otros actores públicos, si no los propios proveedores de energía, tienden a emplear medidas de demanda de energía que aumentarán la eficiencia del consumo de energía. [ cita requerida ]

Tipos [ editar ]

  • Eficiencia energética : usar menos energía para realizar las mismas tareas. Esto implica una reducción permanente de la demanda mediante el uso de electrodomésticos de carga intensiva más eficientes, como calentadores de agua, refrigeradores o lavadoras. [10]
  • Respuesta a la demanda : cualquier método reactivo o preventivo para reducir, aplanar o cambiar la demanda. Históricamente, los programas de respuesta a la demanda se han centrado en la reducción de picos para diferir el alto costo de construir capacidad de generación. Sin embargo, ahora se están buscando programas de respuesta a la demanda para ayudar a cambiar la forma de la carga neta también, carga menos la generación solar y eólica, para ayudar con la integración de la energía renovable variable . [11] La respuesta a la demanda incluye todas las modificaciones intencionales de los patrones de consumo de electricidad de los usuarios finales que tienen por objeto alterar el momento, el nivel de demanda instantánea o el consumo total de electricidad. [12]La respuesta a la demanda se refiere a una amplia gama de acciones que se pueden tomar en el lado del cliente del medidor de electricidad en respuesta a condiciones particulares dentro del sistema eléctrico (como la congestión de la red en los períodos pico o los altos precios), incluido el IDSM antes mencionado. [13]
  • Demanda dinámica : adelantar o retrasar los ciclos de funcionamiento del aparato unos segundos para aumentar el factor de diversidad del conjunto de cargas. El concepto es que al monitorear el factor de potencia de la red eléctrica, así como sus propios parámetros de control, las cargas individuales e intermitentes se encenderían o apagarían en los momentos óptimos para equilibrar la carga general del sistema con la generación, reduciendo los desajustes críticos de energía. Como esta conmutación solo adelantaría o retrasaría el ciclo de funcionamiento del aparato unos segundos, sería imperceptible para el usuario final. En los Estados Unidos, en 1982, se emitió una patente (ahora caducada) para esta idea al ingeniero de sistemas de energía Fred Schweppe. [14]Este tipo de control dinámico de la demanda se utiliza con frecuencia para acondicionadores de aire. Un ejemplo de esto es a través del programa SmartAC en California. [15]
  • Recursos energéticos distribuidos: La generación distribuida, también la energía distribuida, la generación en el sitio (OSG) o la energía distrital / descentralizada es la generación y el almacenamiento eléctrico realizado por una variedad de pequeños dispositivos conectados a la red denominados recursos energéticos distribuidos (DER). Las centrales eléctricas convencionales, como las centrales de carbón, de gas y nucleares, así como las presas hidroeléctricas y las centrales solares a gran escala, están centralizadas y, a menudo, requieren que la energía eléctrica se transmita a largas distancias. Por el contrario, los sistemas DER son tecnologías descentralizadas, modulares y más flexibles, que se ubican cerca de la carga a la que sirven, aunque tienen capacidades de solo 10 megavatios (MW) o menos. Estos sistemas pueden comprender múltiples componentes de generación y almacenamiento; en este caso, se denominan sistemas de energía híbridos.Los sistemas DER suelen utilizar fuentes de energía renovables, incluidas las pequeñas centrales hidroeléctricas, la biomasa, el biogás, la energía solar, la energía eólica y la energía geotérmica, y desempeñan cada vez más un papel importante en el sistema de distribución de energía eléctrica. Un dispositivo conectado a la red para el almacenamiento de electricidad también puede clasificarse como un sistema DER y, a menudo, se denomina sistema de almacenamiento distribuido de energía (DESS). Mediante una interfaz, los sistemas DER se pueden gestionar y coordinar dentro de una red inteligente. La generación y el almacenamiento distribuidos permiten la recolección de energía de muchas fuentes y pueden reducir los impactos ambientales y mejorar la seguridad del suministro.Un dispositivo conectado a la red para el almacenamiento de electricidad también puede clasificarse como un sistema DER y, a menudo, se denomina sistema de almacenamiento distribuido de energía (DESS). Mediante una interfaz, los sistemas DER se pueden gestionar y coordinar dentro de una red inteligente. La generación y el almacenamiento distribuidos permiten la recolección de energía de muchas fuentes y pueden reducir los impactos ambientales y mejorar la seguridad del suministro.Un dispositivo conectado a la red para el almacenamiento de electricidad también puede clasificarse como un sistema DER y, a menudo, se denomina sistema de almacenamiento distribuido de energía (DESS). Mediante una interfaz, los sistemas DER se pueden gestionar y coordinar dentro de una red inteligente. La generación y el almacenamiento distribuidos permiten la recolección de energía de muchas fuentes y pueden reducir los impactos ambientales y mejorar la seguridad del suministro.

Escala [ editar ]

En términos generales, la gestión del lado de la demanda se puede clasificar en cuatro categorías: escala nacional, escala de servicios públicos, escala comunitaria y escala de hogares individuales.

Escala nacional [ editar ]

La mejora de la eficiencia energética es una de las estrategias de gestión de la demanda más importantes. [16] Las mejoras en la eficiencia se pueden implementar a nivel nacional mediante la legislación y las normas en la vivienda, la construcción, los electrodomésticos, el transporte, las máquinas, etc.

Escala de utilidad [ editar ]

Durante el período de máxima demanda, las empresas de servicios públicos pueden controlar los calentadores de agua de almacenamiento, las bombas de piscina y los acondicionadores de aire en grandes áreas para reducir la demanda máxima, por ejemplo, Australia y Suiza. Una de las tecnologías comunes es el control de ondulación: la señal de alta frecuencia (por ejemplo, 1000 Hz) se superpone a la electricidad normal (50 o 60 Hz) para encender o apagar los dispositivos. [17] En las economías más basadas en los servicios, como Australia, la demanda máxima de la red eléctrica a menudo se produce al final de la tarde o temprano en la noche (de 16:00 a 20:00). La demanda residencial y comercial es la parte más significativa de estos tipos de demanda pico. [18] Por lo tanto, tiene mucho sentido que las empresas de servicios públicos (distribuidores de redes eléctricas) administren calentadores de agua de almacenamiento residencial, bombas de piscina y acondicionadores de aire.

Escala comunitaria [ editar ]

Otros nombres pueden ser barrio, precinto o distrito. Los sistemas comunitarios de calefacción central han existido durante muchas décadas en regiones de inviernos fríos. Del mismo modo, es necesario gestionar la demanda máxima en las regiones de máxima actividad de verano, por ejemplo, Texas y Florida en los EE. UU., Queensland y Nueva Gales del Sur en Australia. La gestión del lado de la demanda se puede implementar a escala comunitaria para reducir la demanda máxima de calefacción o refrigeración. [19] [20] Otro aspecto es lograr un edificio o comunidad de energía cero neta . [21]

La gestión de la energía, los picos de demanda y las facturas a nivel comunitario puede ser más factible y viable, debido al poder adquisitivo colectivo, el poder de negociación, más opciones en eficiencia energética o almacenamiento, [22] más flexibilidad y diversidad en la generación y consumo de energía en diferentes veces, por ejemplo, utilizando fotovoltaica para compensar el consumo durante el día o para el almacenamiento de energía.

Escala de hogar [ editar ]

En áreas de Australia, más del 30% (2016) de los hogares tienen sistemas fotovoltaicos en la azotea. Les resulta útil utilizar la energía libre del sol para reducir la importación de energía de la red. Además, la gestión del lado de la demanda puede ser útil cuando se considera un enfoque sistemático: la operación de sistemas fotovoltaicos, acondicionadores de aire, sistemas de almacenamiento de energía de baterías, calentadores de agua de almacenamiento, desempeño del edificio y medidas de eficiencia energética. [23]

Ejemplos [ editar ]

Queensland, Australia [ editar ]

Las empresas de servicios públicos del estado de Queensland, Australia, tienen dispositivos instalados en determinados electrodomésticos, como aires acondicionados o en medidores domésticos, para controlar el calentador de agua, las bombas de la piscina, etc. horas. Su plan también incluye mejorar la eficiencia de los artículos que usan energía y dar incentivos financieros a los consumidores que usan electricidad durante las horas de menor actividad, cuando es menos costoso producirla para las empresas de energía. [24]

Otro ejemplo es que con la gestión del lado de la demanda, los hogares del sureste de Queensland pueden utilizar la electricidad del sistema fotovoltaico de la azotea para calentar el agua. [25]

Toronto, Canadá [ editar ]

En 2008, Toronto Hydro, el distribuidor de energía monopolista de Ontario, tenía más de 40.000 personas inscritas para tener dispositivos remotos conectados a acondicionadores de aire que las empresas de energía utilizan para compensar los picos de demanda. La portavoz Tanya Bruckmueller dice que este programa puede reducir la demanda en 40 megavatios durante situaciones de emergencia. [26]

California, EE. UU. [ Editar ]

California tiene varios programas de gestión de la demanda, que incluyen programas automatizados y críticos de respuesta a la demanda de precios máximos para clientes comerciales e industriales, así como para consumidores residenciales, reembolsos por eficiencia energética, precios por tiempo de uso no basados ​​en eventos, tarifas especiales de carga de vehículos eléctricos y almacenamiento distribuido. Está previsto que algunos de estos programas se agreguen al mercado mayorista de electricidad para ser ofertados como recursos del "lado de la oferta" que pueden ser despachados por el operador del sistema. La gestión de la demanda en el estado será cada vez más importante a medida que el nivel de generación renovable se acerque al 33% para 2020, y se espera que aumente más allá de ese nivel a largo plazo. [ cita requerida ]

Indiana, EE. UU. [ Editar ]

La Operación Alcoa Warrick está participando en MISO como un recurso calificado de respuesta a la demanda, lo que significa que está brindando respuesta a la demanda en términos de energía, reserva de rotación y servicio de regulación. [27] [28]

Brasil [ editar ]

La gestión de la demanda puede aplicarse a sistemas eléctricos basados ​​en centrales térmicas o en sistemas donde predomina la energía renovable , como la hidroeléctrica , pero con una generación térmica complementaria , por ejemplo, en Brasil .

En el caso de Brasil, a pesar de que la generación de energía hidroeléctrica corresponde a más del 80% del total, para lograr un equilibrio práctico en el sistema de generación, la energía generada por las centrales hidroeléctricas abastece el consumo por debajo del pico de demanda . La generación máxima se obtiene mediante el uso de centrales eléctricas de combustibles fósiles. En 2008, los consumidores brasileños pagaron más de U $ 1 mil millones [29] por generación termoeléctrica complementaria no programada previamente.

En Brasil, el consumidor paga toda la inversión para proporcionar energía, incluso si una planta permanece inactiva. Para la mayoría de las plantas térmicas de combustibles fósiles, los consumidores pagan por los "combustibles" y otros costos de operación sólo cuando estas plantas generan energía. La energía, por unidad generada, es más cara de las centrales térmicas que de las hidroeléctricas. Solo algunas de las termoeléctricas brasileñas utilizan gas natural , por lo que contaminansignificativamente más que las plantas hidroeléctricas. La energía generada para satisfacer la demanda máxima tiene costos más altos, tanto de inversión como de operación, y la contaminación tiene un costo ambiental significativo y, potencialmente, una responsabilidad financiera y social por su uso. Por lo tanto, la expansión y operación del sistema actual no es tan eficiente como podría ser usando la gestión del lado de la demanda. La consecuencia de esta ineficiencia es un aumento de las tarifas energéticas que se repercute en los consumidores. [ cita requerida ]

Además, debido a que la energía eléctrica se genera y consume casi instantáneamente, todas las instalaciones, como líneas de transmisión y redes de distribución, están construidas para el consumo máximo. Durante los períodos no pico, no se utiliza toda su capacidad. [ cita requerida ]

La reducción de los picos de consumo puede beneficiar la eficiencia de los sistemas eléctricos, como el sistema brasileño, de diversas formas: como diferir nuevas inversiones en redes de distribución y transmisión, y reducir la necesidad de operación complementaria de energía térmica durante los períodos pico, lo que puede disminuir tanto el pago por inversión en nuevas centrales eléctricas para abastecer solo durante el período pico y el impacto ambiental asociado a la emisión de gases de efecto invernadero . [ cita requerida ]

Problemas [ editar ]

Algunas personas argumentan que la gestión del lado de la demanda ha sido ineficaz porque a menudo ha resultado en mayores costos de servicios públicos para los consumidores y menos ganancias para los servicios públicos. [30]

Uno de los principales objetivos de la gestión de la demanda es poder cobrar al consumidor en función del precio real de los servicios públicos en ese momento. Si a los consumidores se les pudiera cobrar menos por usar electricidad fuera de las horas pico y más durante las horas pico, entonces la oferta y la demanda teóricamente alentarían al consumidor a usar menos electricidad durante las horas pico, logrando así el objetivo principal de la gestión del lado de la demanda. [ cita requerida ]

Otro problema de DSM es la privacidad, ya que los consumidores deben proporcionar cierta información sobre su uso de electricidad a su compañía eléctrica. Esto es un problema menor ahora, ya que la gente está acostumbrada a que los proveedores noten los patrones de compra a través de mecanismos como las "tarjetas de fidelización". [ cita requerida ]

Ver también [ editar ]

  • Combustible alternativo
  • Batería a red
  • Demanda dinámica (energía eléctrica)
  • Respuesta de la demanda
  • Curva de pato
  • Conservación de energía
  • Intensidad de la energía
  • Almacenamiento de energía como servicio (ESaaS)
  • Almacenamiento de energía de la red
  • GridLAB-D
  • Lista de proyectos de almacenamiento de energía
  • Cargar perfil
  • Gestión de carga
  • Tiempo de uso

Notas [ editar ]

  1. ^ "Flexibilidad del sistema eléctrico" . Ofgem . Gobierno de Reino Unido. 2013-06-17 . Consultado el 7 de septiembre de 2016 .
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  3. ^ "Gestión de la demanda" . Oficina de Energía . Gobierno de Australia Occidental. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2012 . Consultado el 30 de noviembre de 2010 .
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  9. ↑ Murthy Balijepalli, VS K; Pradhan, Vedanta; Khaparde, S. A; Shereef, R. M (2011). "Revisión de la respuesta a la demanda bajo el paradigma de las redes inteligentes". ISGT2011-India . págs. 236–43. doi : 10.1109 / ISET-India.2011.6145388 . ISBN 978-1-4673-0315-6.
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Referencias [ editar ]

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Obras citadas [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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