Diseño y gestión inteligente de comunidades energéticas con blockchain y baterías

Esquema de tokenización en la blockchain (Zertifier).

El proyecto BlockBatCE nace de la voluntad del consorcio coordinado por el Clúster de l’Energia Eficient de Catalunya, que cuenta con el soporte de SOLARTYS, clúster de la energía solar, y en el cual participan las empresas Enertika, Millor Battery, Zertifier y Holtrop S.L.P. Legal in Energy Transition, así como la Universitat Politècnica de Catalunya, a través del Centro de investigación MCIA del Departamento de Ingeniería Electrónica, de acompañar este cambio de paradigma. Mediante un enfoque holístico, el proyecto está desarrollando los conocimientos y las tecnologías necesarias para permitir la transformación digital de las empresas del sector energético en relación con el diseño y la gestión digital e inteligente del autoconsumo compartido en comunidades energéticas, y permitir así la evolución hacia un sistema energético moderno encarado a la descarbonización, la eficiencia del servicio y la flexibilidad del usuario.

El proyecto tiene una duración de 10 meses y está cofinanciado por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, mediante la segunda convocatoria 2022 de Agrupaciones Empresariales Innovadoras, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, financiado por los fondos Next Generation de la Unión Europea.

En el Centro de investigación MCIA del Departamento de Ingeniería Electrónica, Universitat Politècnica de Catalunya se realizaron pruebas de los componentes de gestión.

El primero de ellos, se centra en los aspectos propios de los mercados, la legislación y las comunidades energéticas. En efecto, al encontrarnos actualmente en un proceso de evaluación y definición de normas que regulen y especifiquen las comunidades energéticas, el consorcio ve esta situación como una oportunidad que permite formular propuestas hacia dónde tendrían que desarrollarse las futuras reglamentaciones nacionales. Con este fin, se está trabajando en un documento marco que recoja las recomendaciones regulatorias para aquellas partes pendientes de transponer o reglamentar, y que pueda servir de guía para futuras comunidades.

De forma complementaria, el consorcio trabaja en la digitalización de unidades parametrizadas de participantes de la comunidad energética, teniendo en cuenta la generación, el almacenamiento y el consumo, así como las variables contractuales que determinen la configuración de operación de la comunidad energética. Dado que la comunidad energética genera su propia electricidad mediante paneles fotovoltaicos fuera del circuito convencional de distribución y comercialización de esta energía, es necesario poder medir tanto la energía producida, como la distribuida entre las partes implicadas, la que se almacena temporalmente, así como la que es vertida en la red eléctrica de distribución. Para lograrlo, el proyecto quiere alcanzar una relación de modelos que permita configurar de manera parametrizada diferentes arquitecturas de comunidades energéticas, así como crear los algoritmos para la gestión de los coeficientes de reparto y los consumos de la propia comunidad.

A su vez, para poder lograr esta buena gestión de la energía producida y su repartición entre sus socios, es necesario trabajar en la interoperabilidad del sistema y la gestión del almacenamiento. Para ello, se espera definir una relación de condicionantes tecnológicos relativos a la integración del conjunto de dispositivos que forman la comunidad energética y, en especial, respecto a la arquitectura digital prevista y su integración con sistemas de almacenamiento de la electricidad producida, basados en baterías de segunda vida.

Paralelamente, para llegar a un alto grado de optimización multiparamétrica de la comunidad energética, se está llevando a cabo una investigación para diseñar una metodología de optimización que tenga en cuenta las especificaciones y funcionalidades como una herramienta de simulación de instalación fotovoltaica, el desarrollo de las funciones de coste, así como de las estimaciones predictivas de consumo energético de la comunidad.

Además, para facilitar las operaciones seguras entre los miembros de diferentes comunidades y permitir también la trazabilidad que garantice el origen renovable de la energía, el proyecto dedica parte de sus esfuerzos en la tokenización mediante una blockchain pública de la energía enviada a la red, la importada de la red y los excedentes. En este sentido, se trabaja en la creación de una cartera para los distintos actores (sean personas, entidades o maquinas) que permita recibir, almacenar y/o intercambiar tokens por energía.

Finalmente, se realizarán una serie de pruebas en entorno mixto mediante componentes físicos, emulados y simulados, para la creación de una arquitectura de las comunidades energéticas, que permita aplicar los vectores de prueba diseñados y evaluar su rendimiento bajo diferentes escenarios.

Otras pruebas de los componentes de gestión (Centro de investigación MCIA del Departamento de Ingeniería Electrónica, Universitat Politècnica de Catalunya).

Actualmente, el consorcio está trabajando en el modelado digital de participantes de una comunidad energética, a través de una plataforma de gestión de comunidades que calcule las funciones de coste individual y colectivo a través de los diferentes factores de reparto, y optimice energía y coste a través de algoritmos de inteligencia artificial. A su vez, permitirá la interconectividad con baterías de segunda vida, provenientes de baterías de vehículos pesados y/o motocicletas eléctricas, todo esto teniendo en cuenta la regulación y reglamentación de las comunidades energéticas.

Por la naturaleza misma de la constitución de las comunidades energéticas y la variabilidad de la producción eléctrica fotovoltaica, una de las ideas de la aplicación de la tecnología blockchain en el proyecto, es de poder tokenizar la producción eléctrica en la red y entre varias comercializadoras, dado que, con la tecnología actual existente, no es posible. En efecto, la medición de la producción eléctrica y cómo se reparte (sea consumida directamente por los integrantes de la comunidad, almacenada o vertida a la red) y cómo se remunera (dada la variabilidad de los precios según el sistema de oferta y demanda del mercado mayorista), puede afectar seriamente la viabilidad económica de la comunidad energética, así como el retorno de inversión por parte de los socios.

Para ello, se está avanzando también en el modelo y los conceptos de tokenización en la blockchain. En este sentido, pronto se recogerán los primeros resultados de la presentación del modelo propio del proyecto, gracias a la publicación de los tokens de prueba en la blockchain. En el estado de avance actual del proyecto, los tokens de prueba serán de tres tipos: token KW import (para tokenizar los consumos de los clientes o la energía importada de la red), token kW export (tokenización de la energía exportada a la red y se publicarán cada hora) y, token kW surplus (para tokenizar los excedentes y se publicará mensualmente).

El proyecto BlockBatCE finalizará su desarrollo el próximo mes de abril, y habrá permitido el desarrollo de tecnologías eficientes para futuras comunidades energéticas.

Asimismo, lo novedoso del proyecto BlockBatCE es que convergen cuatro aspectos clave clásicamente tratados de manera independiente: análisis de las tendencias legales y regulatorias asociadas a las comunidades energéticas, digitalización y control predictivo de éstas, tecnología blockchain para registro de flujos de energía y certificación de su origen y propiedad, y consideración de sistemas de almacenamiento para optimizar su rendimiento.

Los resultados de este proyecto constituirán un conjunto de tecnologías que permitirán afrontar la gestión y el papel de las comunidades energéticas respecto a su previsible entorno de operación en términos de energía, como serían la interacción con otras comunidades, la consideración de la movilidad eléctrica y la interoperabilidad con comercializadoras en un contexto de flexibilidad de la demanda hacia la homologación con las tendencias europeas y un modelo energético sostenible.