Proyecto WiseGRID: redes eléctricas inteligentes de distribución

El proyecto WiseGRID tiene como principal objetivo mejorar la seguridad, sostenibilidad y capacidad de las redes inteligentes de distribución de energía eléctrica y, al mismo tiempo, posicionar al cliente o usuario final en el centro de la transformación de la red eléctrica del futuro. Para ello, el proyecto WiseGRID propone el desarrollo, integración y demostración de sistemas avanzados de tecnologías de información y comunicaciones en las redes de distribución de energía eléctrica, promoviendo un mayor aprovechamiento de los recursos distribuidos de almacenamiento energético y de fuentes de energía renovable.

Estos sistemas permiten una red más segura, sostenible y adaptable a una capacidad variable de generación y demanda en todo momento, facilitando la integración de una cada vez mayor cantidad de sistemas de almacenamiento energético, generadores de energía renovable, postes de recarga para vehículos eléctricos y sistemas de gestión de demanda.

El Consorcio del proyecto está liderado por GRUPO ETRA y cuenta, junto con Ampere Energy, con la presencia de empresas y organismos de España, Bélgica, Francia, Italia, Alemania, Grecia, Rumanía y Reino Unido, formando un total de 21 socios, con un presupuesto total de más de 17 millones de euros.

El desarrollo se divide en Componentes independientes que permiten la integración de recursos energéticos distribuidos en la red eléctrica y también se facilitan las herramientas necesarias para que la energía gestionable de todos estos sistemas pueda ser comercializada en mercados específicos de prestación de servicios de la red eléctrica de distribución. Estos Componentes, que se pueden observar en la Figura 1, son los siguientes:

• WG IOP (WiseGRID InterOperable Platform). Plataforma escalable, interoperable, segura y abierta, con interfaces que permiten la monitorización y control en tiempo real de todos los activos y procesos integrados en el ecosistema WiseGRID, y el envío masivo de información entre los distintos Componentes.
• WG Cockpit. Centro de control de redes de distribución, desarrollado para permitir a los operadores de la red integrar nuevas funcionalidades que mejoran la gestión de la red eléctrica y permiten la integración de recursos distribuidos como almacenamiento energético o fuentes de energía renovables.
• WiseCOOP (WiseGRID Cooperatives Application). Aplicación para comercializadoras y cooperativas de energía eléctrica que permite por una parte el diseño de tarifas con discriminación horaria y su previsión de respuesta o elasticidad por parte de los clientes y, por otra, facilita a estas empresas operar en el nuevo rol de agregadores de energía, permitiendo agregar recursos y comercializar con ellos en los mercados de la energía, tanto para descongestión de la red, como para servicios complementarios que contribuyen a mantener en todo momento la tensión de la red dentro de sus valores de referencia.
• WiseCORP (WiseGRID Corporate Application). Aplicación para edificios, empresas o recintos industriales, que permite la gestión de los consumos y la producción de estos usuarios. También puede responder a peticiones de respuesta de la demanda, con el objetivo de contribuir a mantener en todo momento el equilibrio necesario entre generación y demanda en la red eléctrica.
• WiseHome. Aplicación que permite a los consumidores domésticos (también llamados prosumidores) una mayor gestión de sus consumos, mediante la integración de herramientas que permiten la visualización en tiempo real de consumos y tarifas y la configuración de opciones de gestión de demanda.
• WiseEVP (WiseGRID Electric Vehicle Platform). Plataforma diseñada para operadoras de flotas de vehículos, como empresas de “car-sharing”, que permite la optimización multicriterio de las recargas de baterías de vehículos eléctricos, con la funcionalidad añadida de poder gestionar de forma agregada la capacidad disponible de las baterías conectadas para ofrecer en el mercado servicios de gestión de demanda y servicios complementarios de red.
• WG FastV2G (WiseGRID Fast Vehicle–to–Grid). Estación de carga rápida para vehículos eléctricos, que permite inyectar en la red capacidad disponible de las baterías de estos, aportando de esta manera servicios complementarios y de gestión de demanda a la red eléctrica.
• WG StaaS/VPP (WiseGRID energy Storage as a Service/Virtual Power Plants). Plataforma que permite agregar la energía disponible de un conjunto de recursos distribuidos de almacenamiento energético, tales como baterías que se encuentran en las instalaciones de los prosumidores, realizando normalmente funciones de maximización del autoconsumo, como apoyo a fuentes de generación renovable. En los momentos del día en que hay energía disponible en la batería, tanto para cargar la misma, consumiendo energía de la red, como para descargarla, inyectando energía a la red, el WG StaaS/VPP permitirá gestionar de forma agregada estos recursos y comercializar con ellos a través de la figura de un agregador, ofreciendo servicios de gestión de demanda y servicios complementarios en mercados de la energía.
• WG RESCO (WiseGRID Renewable Energy Service Company). Aplicación que permitirá a las empresas de servicios energéticos, sobre todo las que gestionan fuentes de energía renovables (RESCOs), aplicar nuevos modelos de negocio.

El conjunto de todos los Componentes permite alcanzar las siete principales funcionalidades o casos de uso del sistema WiseGRID, que se pueden ver en la Figura 2, y que son los siguientes:

1. Integración de recursos energéticos distribuidos en la red.
2. Control automatizado y descentralizado de la red.
3. Integración en la red de servicios de movilidad eléctrica y V2G.
4. Integración de almacenamiento energético de baterías a nivel de prosumidor y de subestación.
5. Integración de cogeneración en edificios y viviendas.
6. Viabilidad técnica y económica de VPP.
7. Empoderamiento de los ciudadanos en el mercado energético y reducción de pobreza energética.

Figura 2. Casos de uso del proyecto y correspondencia con los componentes desarrollados en el mismo.

Ampere Energy participa en el proyecto como socio tecnológico aportando sus propios sistemas para la validación del componente WG StaaS/VPP en un piloto demostrativo.

Asímismo, aporta su conocimiento sobre gestión inteligente de la energía y sistemas de almacenamiento en distintos desarrollos necesarios para el funcionamiento del WG StaaS/VPP y la flexibilidad que puede aportar el vehículo eléctrico a nivel residencial dentro del marco de trabajo de la respuesta en demanda. Estos trabajos incluyen, entre otros, los siguientes:

• La definición de un modelo de datos para comunicar con sistemas de almacenamiento energético de forma remota. El modelo de datos está diseñado para que sea genérico e interoperable para cualquier sistema de almacenamiento cuya funcionalidad principal es contribuir al autoconsumo de la instalación junto con una fuente de energía renovable, como una instalación solar fotovoltaica.
• El desarrollo de un modelo de flexibilidad, el cual permite estimar la capacidad disponible de la batería, tanto para carga como para descarga, a partir del consumo previsto si la batería se usa únicamente para el autoconsumo. La Figura 3 muestra un ejemplo de esta información, donde se observa la variación de potencia disponible de la batería para inyectar en la red (Pinj) y para cargar desde la red (Pload) sobre el consumo neto previsto (Meter forecast), siendo este último el resultado del consumo previsto en la vivienda o instalación, menos la producción renovable generada y teniendo la energía prevista en carga y descarga por la batería en un escenario base de autoconsumo.

• La definición de procedimientos para la participación en mercados de gestión de demanda, también llamados mercados de flexibilidad. La participación del WG StaaS/VPP en estos mercados se realiza a través de la figura del agregador, siguiendo esquemas como el que define el modelo USEF (Universal Smart Energy Framework), y que se puede ver en la Figura 4.

• El desarrollo de un modelo de flexibilidad para el vehículo eléctrico, partiendo de la previsión de tiempos de conexión a un punto de recarga, las características técnicas de éste y la previsión del estado de carga al inicio (SOC0) y al final (SOCend) del tiempo de conexión, el algoritmo de Flexibilidad para un Vehículo Eléctrico permite calcular la flexibilidad asociada éste en cualquier periodo de tiempo. El resultado de este algoritmo aporta información sobre la variación de potencia disponible en cada instante de tiempo tanto, tanto modulando la potencia de carga del vehículo (G2V) como invirtiendo el flujo y mostrando la potencia disponible para inyectar a la red (V2G). Todas estas variaciones se aplican sobre el comportamiento previsto del vehículo y el punto de recarga carga.

Los distintos módulos y subsistemas que componen el WG StaaS/VPP se implementan en una aplicación web, que permita validar el desarrollo mediante pruebas, primero en laboratorio, y posteriormente en pilotos demostrativos en el ámbito del proyecto. La Figura 5 muestra un ejemplo con pruebas de funcionamiento de esta aplicación.

El proyecto WiseGRID finaliza en abril de 2020, fecha en la que se habrán validado todos los componentes desarrollados en cinco pilotos demostrativos distintos: Flandes (Bélgica), Crevillent (España), Terni (Italia), Kythnos (Grecia) y Mesogia (Grecia). Los desarrollos del proyecto contribuyen a facilitar la integración de recursos distribuidos en la red eléctrica, y también su participación como recursos agregados en los nuevos mercados de la energía, facilitando nuevos modelos de explotación y negocio de la mano de agentes de reciente creación como son los agregadores.

El proyecto WiseGRID ha sido financiado por el Programa H2020 de la Unión Europea (Grant Agreement No. 731205) dentro de la convocatoria LCE (Low Carbon Energy) – 0₂ - 2016.