La Eficiencia Energética en el Sistema Eléctrico

G E S T I Ó N D E L A D E M A N D A E N E L P R O Y E C T O S M A R T C I T Y

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Dirección de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación

José Arrojo de LamoDirector de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación

Financed by the European Regional Development Fund (ERDF)

EUROPEAN UNION

A way of building Europe

Gestión de la Demanda en SmartCityÍndice

Modelo energético y contexto mundial

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Gestión de la demanda en el proyecto SmartCity

El proyecto SmartCity

WP08 Eficiencia y Gestión de la Demanda

Eficiencia energética 3

La eficiencia energética se ha constituido como una prioridad de política energética por su contribución a afrontar los retos energéticos del siglo XXI

Reducción de la dependencia

energética exterior

La dependencia energética exterior de España, superior al 80%,

frente al 50% de la UE, supone riesgos inflacionistas y desequilibrios

macroeconómicos.

Reducción de emisiones de gases de

efecto invernadero (GEI)

La eficiencia energética contribuirá a la reducción global de

emisiones en más de un 50% en 2030.

Reducción de la creciente demanda

energética

Oportunidades de negocio para bancos, inversores institucionales,

empresas energéticas, ESCOs, etc.

Fuente: Doc. de Visión de la PTE-EE

Modelo energético y contexto mundial

Generador de oportunidades de negocio y empleo

El consumo de energía final per capita en España se incrementó en

un 28% entre 1996 y 2006 frente a un 3% en la UE-27.

Retos energéticos del siglo XXI

Eficiencia energética

… con grandes beneficios a nivel paísTres áreas críticas sobre las que impacta la eficiencia energética …

A la vez que supone un gran beneficio para nuestra sociedad

Seguridad de suministro Reducción de las necesidades de energía Menor dependencia energética

Medio ambiente Menores emisiones de CO2 Efecto positivo en la lucha contra el cambio

climático

Competitividad Mejora de la balanza comercial Creación de empleo Desarrollo de negocio para empresas

nacionales

Seguridad de suministro

Competitividad

Sostenibilidad

Fuente: Libro Verde de la UE sobre Eficiencia Energética

Modelo energético y contexto mundialRetos energéticos del siglo XXI

Eficiencia energética

Previsión países Unión Europea

Fuente: AIE, Energy Outlook 2008

Reference Scenario: tiene en cuenta medidas tomadas hasta mitad 2009

Según la AIE, la eficiencia energética tendría un potencial de mitigar hasta el 35% de emisiones en 2030

Modelo energético y contexto mundial

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• El consumo de energía final per capita en España se incrementó en un 28% entre 1996 y 2006 frente

a un incremento medio del 3% en la UE-27. En 2006, 3,29 Tep/habitante/año.

• El consumo de energía eléctrica per capita en España se incrementó en un 35% entre 1996 y 2006

frente a un incremento medio del 15% en la UE-27. En 2006, 5.710 kWh/habitante/año.

• España pasó de representar el 5,9% del consumo total de energía de la UE-27 en 1996 (101 Tep) al

7,8% en 2006 (144 Tep).

Fuente: Eurostat

Evolución de la intensidad energética en España vs. UE-15

La intensidad energética se ha reducido en España en los últimos cuatro años. A pesar de ello, existe un gran potencial de mejora en eficiencia energética

Fuente: Eurostat

En el 2008 la intensidad energética se redujo un 4,4%, en términos de energía primaria y un 3,6% en términos de energía final. Cuanto menor sea el valor de la intensidad energética mejor será la competitividad ya que supone producir los mismos bienes y servicios con menos energía

Eficiencia energética: retos y oportunidades

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EU(15) España

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En el consumo final existen numerosas propuestas tecnológicas probadas que permiten aumentar la eficiencia en hasta un 20%

Transporte

(38%)

Transporte

(38%)

• Desarrollo de sistemas de movilidad

sostenible• Sistemas de movilidad urbana con

vehículos eléctricos / híbridos

funcionando con distintas energías

y en distintos sectores• Fomento de los biocarburantes• Fomento del transporte ferroviario

Industria

(34%)

Industria

(34%)

• Implantación de motores eléctricos

de alta eficiencia así como de

nuevos sistemas del control de la

velocidad de los mismos• Realización de proyectos que

fomenten la integración de

procesos y el desarrollo de nuevos

sistemas de intercambio de calor de

energías

Residencia

Comercios

Servicios

(28%)

Residencia

Comercios

Servicios

(28%)

• Mejora en las técnicas de

iluminación del rendimiento lumínico• Desarrollo de nuevos productos de

climatización de mayor eficiencia• Aplicaciones de sistemas de

cogeneración y microgeneración

avanzados

Principales consumidores de energía final

Fuente: Doc. de Visión de la PTE-EE

Eficiencia energética: retos y oportunidades

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Además, las primeras 7 Gt de CO2 se pueden evitar con inversiones rentables

Fuente: Estudio McKinsey & Co.

De las medidas necesarias, las relacionadas con la Eficiencia son las alternativas que agrupa las tecnologías más disponibles y rentables.

Hay que poner el foco de actuación en ellas, sin abandonar el resto.

Eficiencia energética: retos y oportunidades

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Los objetivos del Plan de Acción E4+ (2008-2012) ya tiene objetivos ambiciosos en todos los sectores pero especialmente en transporte, industria y edificios

Fuente: IDAE, Plan de Acción 2008-2012

Eficiencia energética: retos y oportunidades

10

Acompañado de importantes planes de inversión y apoyo público, principalmente en edificación

Fuente: IDAE, Plan de Acción 2008-2012

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Eficiencia energética

Objetivos institucionales

En 2011 está prevista la revisión de la Directiva 2006/32/CE

Está previsto para el 2T del 2010 el Proyecto de Ley Ahorro y Eficiencia Energética y Energías Renovables.

Plan de acción Eficiencia Energétca (2000-2006)Libro verde sobre Eficiencia Energética Plan de Acción EE (2007–2012)

Directiva 2002/91/CE sobre Rendimiento energético de los edificios

Directiva 2004/8/CE sobre fomento de la Cogeneración

Directiva 2005/32/CE sobre eficiencia energética de los productos que consumen energía

Directiva 2006/32/CE sobre La eficiencia del uso final de la energía y los servicios

Plan de Acción 2008 – 2012 de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España (E4)

Reglamento de Instalaciones Térmicas en EdificaciónCódigo Técnico de Edificación RD 314/2006Certificación Energética de Edificios RD 47/2007Reglamento de Eficiencia Energética en Instalaciones

de Alumbrado Exterior, RD 1890/2008Ley 30/2007 sobre Contratos del Sector Público

Estamos asistiendo a un proceso de evolución regulatorio, tanto a nivel europeo como español que puede implicar una obligatoriedad de la eficiencia energética y los objetivos a alcanzar a 2020

Eficiencia energética: retos y oportunidades

12

Los ciudadanos somos también parte de la solución y contamos con un amplio potencial para promover la eficiencia energética

Fuente: IDAE, Banco Público de Indicadores Ambientales, MMA

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Eficiencia energética

Impactoeficiencia

energética

Efecto de un menor consumo de energía final

Eficiencia en la transformación de la energía

Eficiencia en servicios auxiliares Mix de generación más eficiente

Desarrollo de las “Smart Grids” como facilitador clave

Implantación de tecnologías para disminuir las pérdidas en la red

Desarrollo de sistemas de telegestión / contadores inteligentes

Generación Distribución Comercialización

Crecimiento de la generación distribuida– Desarrollo energías

renovables Participación en un mercado de

servicios energéticos– Asesoría, diseño, instalación,

operación y mantenimiento– Obtención de ahorros:

medición y base contractual

Incertidumbre sobre el impacto en retribución de mayor eficiencia en las redes

Caída de margen por caída de la demanda y cuota de mercado sobre el nuevo mercado de servicios energéticos

Reto paraEndesa

Para la empresa eléctrica la eficiencia energética también supone un reto y ha de analizar el impacto en toda su cadena de valor

Eficiencia energética: retos y oportunidades

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SubtituloUn nueva generación de servicios energéticos más eficientes y sostenibles hace imprescindible más inteligencia en a todos los niveles, de las redes al consumidor final

SmartEnergy Management and Lighting

SmartBuildings

SmartEnergy Generation

Smartand Informed Customer

Smartvehicles

SmartEnergy Storage

SmartGrids

SmartMeters

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… to a Smart Planet

una nueva energía…para un mundo mas inteligente

From Smart Cities…

Fuente: Proyecto SmartCity de ENDESA

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Tecnología e innovación

En este proyecto se integrarán y pondrán en servicio a gran escala tecnologías de vanguardia mundial, desde la red eléctrica hasta el usuario final

Smart and Informed Customers - Concienciación y compromiso de los ciudadanos

Medición de la “huella ecológica”

Programas de eficiencia y gestión

de la demanda

Programas de concienciación y

divulgación

Smart Energy Management - Gestión Eficiente del Uso Final de la Energía

Sistemas de gestión energética

vía Internet

Gestión activa de la demanda en

hogares y PYMEs

Alumbrado público eficiente y servicios al ciudadano

Smart Generation and Storage -Autogeneración y Almacenamiento de la Energía de Origen Renovable

Paneles fotovoltaicos y micro-eólica

Almacenamiento de energía

Vehículos eléctricos

SmartGrids - Redes Inteligentes de Distribución Eléctrica

Automatización y operación de la red

de MT y BT

Integración eficiente de gen.

distribuida

Telegestión de contadores (luz,

agua y gas)

Sistemas de información y telecomunicaciones para operación de servicios entiempo real

Nivel 4

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Gestión de la Demanda en SmartCity

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Ubicación de SmartCity: Málaga

Clientes: 12.000Subestación: San SebastiánLíneas MT: 5Potencia instalada: 35MVACentros de transformación: 59

• Generación en BT: instalaciones fotovoltaicas en BT en edificios públicos (por ejemplo, colegios). Hotel Monte Málaga: ejemplo de diseño sostenible. Paneles fotovoltaicos y térmicos.

• Automatización de la red de MT existente: Nuevos centros de transformación con capacidad de automatización, monitorización y comunicaciones.

• Clientes significativos: aplicación Gestión Activa de la Demanda.• Aparcamiento exterior: a lo largo de todo el paseo marítimo, palacio de

deportes, estadio de atletismo y en los terrenos de la antigua térmica.• Edificios residenciales: Zona en expansión de Málaga capital.• Generación en MT : Pendiente de conexión definitiva la Tricogeneración

de la Diputación de Málaga (2.74 MW)

Gestión de la Demanda en SmartCity

Empresas Participantes Organismos de Investigación

Fondo TecnológicoFEDER (2007-2013)Fondo TecnológicoFEDER (2007-2013)

Financiación

Gestión de la Demanda en SmartCity

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En el marco del proyecto, se van a probar Servicios Avanzados de Gestión Energética eficiente en hogares y PYMEs, posibilitando al cliente convertirse en un agente activo de la red de distribución. Estos servicios se pueden clasificar en tres grandes grupos, a saber:

1. Servicios de información y concienciación (INF). Se instalarán dispositivos que permitan al cliente conocer de forma inmediata el estado de su consumo.

2. Servicios de gestión energética (EN). Se instalarán dispositivos que permitan al cliente, además de conocer el estado de su consumo, una gestión de sus cargas que podría ser en base a señales de precios.

3. Servicios de gestión remota de cargas (DR). Se desarrollará en este punto el concepto de Gestión Activa de la Demanda, de manera que, previo acuerdo con el cliente, se podrá actuar de forma remota sobre algunas cargas no críticas.

WP08 Eficiencia Energética y Gestión de la Demanda

Gestión de la Demanda en SmartCity

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Servicios de información para retroalimentación y concienciación de los clientes:

• Retroalimentación básica al cliente: no hace tratamiento de la información, se suministran datos de consumo bien de forma instantánea o bien agregado al cliente, para que pueda tomar sus propias decisiones.

• Información avanzada al consumidor con herramientas de análisis y comparación: el cliente tiene acceso a algunos análisis, como por ejemplo:

• Curva de demanda horaria, desglose por cargas

• Comparación con el mismo periodo del año pasado

• Comparación con los clientes similares, normalizado

• Consumo por tarifas de discriminación horaria, previsión de su factura, alertas, etc.

• En todos los servicios se puede añadir información ambiental (temperatura, humedad, luminosidad…), que ayude al análisis del dato energético

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1. Servicios de información y concienciación (INF)

Gestión de la Demanda en SmartCity

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Tecnologías “in-home” básicos en SmartCity

Gestión de la Demanda en SmartCity

• Se instala en cuadro eléctrico, muestra la medida en un monitor remoto en tiempo real

• Registra potencia instantánea, consumo acumulado, coste asociado y emisiones de CO2.

• Permite la programación de alarmas para no sobrepasar un consumo prefijado.

• Los dispositivos avanzados permiten la descarga de la información a PC vía USB.

Un uso racional de los consumos, por parte del usuario, pueden suponer reducciones de entre un 5 a 10%

PC

Dispositivo in-home Fuente: www.efergy.com

Dispositivo

ORB

1. Servicios de información y concienciación (INF)

Gestión de la energía y señales de precio

• Gestión de la energía basada en reglas y programación:

• Este servicio permite programar los horarios de funcionamiento de determinados electrodomésticos. En el caso de existir tarifa nocturna, se tendrá el objetivo de optimizar el consumo y el confort.

• El cliente tiene la red Home Area Network centralizada, lo que le permite conocer, incluso desde fuera de su casa, el estado de su consumo, particularizando sobre los dispositivos monitorizados. Se usará el PC o algún dispositivo visualizador que posea estas capacidades.

• Pueden incluir, como mejora, la inteligencia ambiental: Sensorización de temperatura y luminosidad, y reglas de control basados en los datos obtenidos de los sensores.

• Gestión de la energía y tarifas dinámicas

• Las tarifas dinámicas son las que traen mayor promesa de eficiencia energética (la literatura las sitúa entre un 5-15%). La respuesta del cliente tratará de optimizar a un tiempo su confort, o inteligencia ambiental, y el consumo.

• Se coordinará con el despliegue de Telegestión o contadores inteligentes realizado en SmartCity

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2. Servicios de gestión energética (EM)

Gestión de la Demanda en SmartCity

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Gestión de la Demanda en SmartCity

2. Servicios de gestión energética (EM)

• La lectura de consumo eléctrico se realiza a nivel local y se traspasa vía Gateway a

la web

• A través de la web el usuario podrá consultar de forma gráfica: Históricos de consumos y comparación entre períodos: “ Curva de carga” Costes asociados, huella ecológica y previsiones de facturación Comparación con clientes con instalaciones y perfiles de consumo

similares • También permite programar consumos en base a señales de precio

Seguimiento de consumo vía web y actuación sobre cargas consumidoras

Gestión de la demanda para aplanamiento de la curva de demanda

• La gestión de la demanda (DR) tiene como objetivo adecuar la demanda a los tiempos en los que la red está menos congestionada. Se aumenta la eficiencia energética global de la red.

• Típicamente deberá existir un incentivo que ayude a superar la incomodidad del desplazamiento o desaparición de alguna de las cargas.

• Para conseguir la gestión de la demanda un requisito imprescindible consiste en hacer llegar las señales adecuadas al cliente.

• Se ha dividido esta sección en DR voluntaria y DR con control directo de carga por parte de la comercializadora.

• En ambos casos el sistema envía la señal al cliente mediante sistemas de tecnología de la información y o bien éste decide qué cargas deslastrar voluntariamente o lo hace automáticamente el sistema de control establecido.

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3. Servicios de gestión remota de cargas (DR)

Gestión de la Demanda en SmartCity

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• Gestión de la demanda con control directo de carga

• La comercializadora puede enviar señales directamente a la pasarela del cliente, que puedan deslastrar cargas gestionables previamente acordadas en contrato. Es el más efectivo sistema de gestión de la demanda (ejemplo, proyecto OPTIGES de ENDESA).

• Cuando la gestión de la demanda se hace mediante acciones directas de la distribuidora sobre las instalaciones de los clientes (gestión de la demanda con control directo de carga) el efecto es máximo. Se han informado en la literatura ahorros de hasta el 25% sobre la demanda en pico. Sin embargo, también tiene efectos adversos, fundamentalmente relacionados con el control del efecto rebote y posible efecto intrusivo de la gestión de externa de cargas.

Ethernet

DIGI ConnectGPRS

Servidor I/OioLogik E221x

FuenteDC5V

Display LCD2x12

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EMCS

Controlador Local OPTIGES

Ethernet

DIGI ConnectGPRS

Servidor I/OioLogik E221x

FuenteDC5V

Display LCD2x12

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Contador MKT2-40

FuenteDC24V

EMCS

Controlador Local OPTIGES

3. Servicios de gestión remota de cargas (DR)

Gestión de la Demanda en SmartCity

Consigue hasta el 30% de reducción de la demanda máxima

Compromiso de reducción pero con respuesta automática (no es necesaria intervención humana por parte del cliente)

Control sobre equipos centralizados de climatización y sistemas de iluminación

Pre-aviso a la persona responsable

SMS

E-mail

Posibilidad de cancelación de la acción de control

Antes de que se ejecute

Después de que se ejecute

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3. Servicios de gestión remota de cargas (DR)

Gestión de la Demanda en SmartCity

Proyecto OPTIGES de ENDESA

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RegresiónTemperaturasSin Ajuste

Bilbao

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Esquema Conceptual

SistemaGAD / DR

Página Web consumidor

Sistemascomerciales

Sistemas de operación red

Subestación

CT

InternetInternet

PLC (?) Home

Area

Network

Red de comunicación de la comercializadora

Red de comunicación de la Distribuidora

Portal del consumidor

Red BTRed BT

Residencial / PYMES

contador

Pasarela

DR

DR

Gestión de la Demanda en SmartCity

El año 2009 fue mucho más caluroso que el 2008 en Tenerife y uso tuvo su impacto en la curva anual de demanda máxima horaria y desplazó la punta. A través de mejoras de eficiencia energética en edificios y la demanda energética de climatización se podrían amortiguar estas diferencias y ayudar a controlar las puntas de demanda.

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Isla de Tenerife - curva de demanda máxima horaria - 2008 vs 2009

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Isla de Tenerife - Curva día punta 2008 Isla de Tenerife - Curva día punta 2009

Eficiencia energética: retos y oportunidades

Isla de Tenerife - curva de demanda máxima horaria - 2009

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Isla de Tenerife - Curva día punta Isla de Tenerife - Curva día valle

De la misma manera, 2009 fue un año bastante caluroso, lo que disparó la diferencia de demanda de energía eléctrica entre días punta y días valle. A través de mejoras de eficiencia energética en edificios y su demanda energética de climatización se podrían amortiguar estas diferencias y ayudar a controlar las puntas de demanda.

Isla de Tenerife - curva de demanda máxima horaria - 2008

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Isla de Tenerife - Curva día punta Isla de Tenerife - Curva día valle

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN

Gestión de la Demanda en SmartCity