Acabo de leer un artículo titulado “Policy challenges for the development of energy flexibility services”. Los autores revisan el nivel de desarrollo legislativo, comercial y técnico para el desarrollo de sistemas de flexibilidad energética.
Sobre este tema se habla mucho. En su origen, debido a la necesidad de aplanar las curvas de demanda eléctrica para maximizar la energía obtenida de las centrales de base. En los últimos años, como forma de facilitar el equilibrado de la producción eléctrica no renovable.
Lo cierto es que las energías renovables se están imponiendo, y están generando efectos transitorios en los que el precio mayorista de la energía puede llegar a ser negativo durante períodos relativamente largos de tiempo.
La verdad es que es un tema interesante. Desde luego, para maximizar la producción de energía renovable, y cumplir los objetivos de sostenibilidad (nos la jugamos como especie a nivel planetario), hay que buscar la forma de que la red se “trague” los picos de energía, y reduzca su consumo durante los períodos con energía renovable limitada.
Pero la pregunta que me hago es la siguiente. ¿Es esto interesante para el consumidor doméstico? Salvo por obligación legal, los sistemas que no son beneficiosos para los usuarios difícilmente se implantarán de forma masiva. Es decir, para que los servicios de flexibilidad energética se desarrollen, deben de ser del interés del que va a sufrir los inconvenientes de los mismos (limitaciones de confort, sistemas físicos más complejos, cambio de relación contractual, etc.), compensándolos con ahorros económicos relevantes.
Así que me he planteado cómo es el sistema eléctrico de un edificio tipo:
- Iluminación. Entiendo que no es diferible. Es necesaria siempre que se emplea un espacio durante períodos nocturnos o de insuficiencia de luz exterior.
- Televisiones, PCs, etc. Tampoco es diferible. Se emplean a voluntad del usuario en sus ratos de ocio y/o trabajo.
- Frigoríficos. Una revisión de valores minutales de mi contador de compañía me indica que el compresor de la nevera se enciende una vez cada hora. En todo caso se podría diferir un pulso (~4% de la energía)
Lectura de contador eléctrico de vivienda en período nocturno. Pico horario de compresor de nevera.
- Lavadoras. Son programables. Pero su uso en períodos valle (nocturnos) dependerá en gran medida de su impacto sonoro y las posibilidades del usuario de finalizar el proceso al día siguiente
- Calefacción y Refrigeración. Se pueden diferir consumos por 1-2h de forma parcial. No está claro su impacto en pasar los consumos de momentos pico a valle (2h no son suficientes). Se puede precalentar/enfriar un edificio mediante sistemas de lata inercia (suelo radiante o similar), pero este caso requiere de una alta inversión.
- ACS, termos eléctricos. En este caso, el consumo se suele concentrar en 1-2 puntos concretos del día, siendo la carga del sistema progresiva. Este punto sí es susceptible de ser empleado para servicios de flexibilidad.
Revisando un poco los sistemas existentes en mercado, existen termos eléctricos programables, e incluso algunos artículos que sugieren cómo programarlos. Lo que proponen es la realización de una deriva de cargas implícita. Es decir, el programador no responde ante los precios reales del sistema, pero ha sido programado para que se cargue a las horas que sabemos de antemano que el precio de la electricidad es más barato.
Como fiel defensor del PVPC, he cogido los datos de todo el año 2019 [REE, ESIOS], para comprobar cual hubiese sido el ahorro de un sistema de este tipo.
Valor horario de PVPC a lo largo de 2019 (izda.), curva de evolución diaria de los valores horarios de PVPC en Enero de 2019 (dcha.)
De las curvas se deduce que la oscilación de precios es potencialmente relevante. Hay una oscilación diaria del orden de 20€/mWh, así como días con diferencias mayores, debido a precios anormalmente altos y/o bajos. De hecho, de la diferencia diaria entre el máximo y el mínimo es de 18.34€/MWh. El 50% de los días, la diferencia está en el rango 13.48 a 23.13€/MWh.
Diferencia MAX-MIN diaria de precios. Valores ordenados de mayor a menor, para serie de datos PVPC 2019.
Con estos datos de precios, mi propuesta es la siguiente:
- Tenemos un termo de 100l, que empleamos para ACS.
- Fundamentalmente duchas, pero también cocina,…
- Para las duchas, es necesario que el termo esté cargado a 80ºC una vez al día.
- Para el resto de usos, el termo no debería bajar de 45ºC en ningún momento del día.
- La carga desde 45ºC hasta 80ºC se produce en el momento de menor coste de la energía, y lo comparamos con el coste de cargarlo en el momento con mayor coste de la energía. En promedio esto es 18.34€/MWh.dia
Con todo ello, el sistema resulta en un ahorro de 27,2€/año.
Estimación de ahorros económicos.
Este cálculo otorga un límite superior al ahorro obtenido, pues no considera temas que serían muy relevantes en cálculos más finos:
- El tiempo de carga no es instantáneo. Por lo tanto, la diferencia de precios efectiva se vería suavizada por los precios horarios de las horas próximas a los tomados en el cálculo.
- El período de descarga de ACS no tiene por qué ser necesariamente coincidente con el momento de mayor coste de la electricidad.
- Se considera que el proceso se realiza todos los días. En los edificios, existen variaciones diarias y/o estacionales que hacen que sea probable que no haya consumo de ACS durante ~10+15% de los días. El más habitual son las vacaciones.
- Se emplean termos eléctricos. De emplear sistemas basados en bomba de calor, valores de COP habituales reducirían el ahorro a la mitad.
- Se toman 80ºC de temperatura de acumulación de ACS. Esta temperatura es compatible con muchos de los acumuladores, pero no es habitual. Con lo que habría que considerar cierto incremento en las pérdidas por almacenamiento térmico a temperaturas superiores.
En general, creo que el load shifting es un concepto interesante. En entornos de alto consumo específico de energía hace años que está presente. Tenemos industrias que trabajan preferentemente por la noche y los fines de semana, y la gran industria es un proveedor de servicios de flexibilidad a la red.
En el marco de un incremento de las energías renovables, es cada vez más necesaria la extensión de este concepto a la edificación. Pero de momento, el beneficio para el usuario minorista residencial (27€/año) es aparentemente insuficiente para que se anime a entrar en este tipo de enfoques.