Últimamente se habla mucho acerca de tecnologías “Power-to-x”, capaces de transformar la electricidad en otros productos: power-to-gas, power-to-liquid, power-to-heat… ¿Pero qué hay detrás de estas tecnologías? Todas tienen en común que pueden aprovechar el excedente de electricidad para otras aplicaciones en el ámbito energético y, por lo tanto, pueden servir como forma de almacenamiento del sobrante de electricidad proveniente de fuentes renovables.

¿Cómo afecta la cada vez mayor aportación de las energías renovables?

La contribución en aumento de las energías renovables al sistema produce fluctuaciones en la energía disponible: mientras que en un sistema centralizado es posible controlar la cantidad de energía suministrada, no es tan fácil si ésta proviene de fuentes renovables

La generación de electricidad a partir de energías renovables se ve afectada por sus oscilaciones a lo largo del año, del día o por las relacionadas con el clima, y por el factor demanda, es decir, el consumidor. La cuestión es ¿cómo aunar producción y consumo de energías renovables?

Esto requiere sistemas de almacenamiento de energía por un lado y sistemas inteligentes de medición y control por el otro. Mediante el almacenamiento descentralizado de energía, el excedente puede ser aprovechado directamente en el sitio.
Los sistemas de sobrecarga y gestión de energía compensan las fluctuaciones, asegurandos redes estables y un suministro de energía seguro en los sistemas energéticos que utilizan fuentes renovables.

¿Qué papel juega Power-to-Heat (P2H)?

Aquí es donde Power-to-Heat entra en juego: en primer lugar, permite controlar la generación y el consumo de energía a escala local. Los sistemas P2H pueden asumir la función de almacenamiento de energía y suministrarla al sistema según sea necesario en forma de energía térmica para calefacción.

Ahora que el autoconsumo está ganando terreno, P2H facilita un uso sensato del excedente de electricidad renovable permitiendo que otros sistemas de suministro de energía térmica se liberen. Si estos sistemas utilizan combustibles fósiles, el uso de P2H reduce su consumo y, por tanto, las emisiones asociadas.

¿Cuándo se debe considerar el uso de P2H para convertir energía eléctrica en calefacción?

Los beneficios de la aplicación de P2H se traducen a su vez en ventajas ecológicas y económicas.

Cuando concurren dos o más posibles aplicaciones de P2H, el valor añadido de la inversión aumenta: menor TCO (coste total de propiedad); mayores ROI (retorno de la inversión) y TIR (rentabilidad interna de la inversión) y amortización más rápida.

Posibles aplicaciones de P2H

Optimización
• Del punto de trabajo en centrales de cogeneración
• Del diseño de grandes sistemas de calefacción con bomba de calor
• De la carga máxima / calor de emergencia
• Del espacio limitado en rehabilitación
• De procesos de desorción en plantas de generación de frío

Ahorro
• Aprovechar el exceso de energía de fuentes renovables para calentar aceite térmico industrial en lugar de hacerlo con gas
• Aprovechar el exceso de energía de fuentes renovables para producir ACS, calefacción local o central, calor de proceso, en instalaciones sanitarias o en la industria química

Servicios de red
• Reducción de la sobretensión
• Atenuación de perturbaciones de red
• Sistemas de soporte de red, gestión de carga
• Reducción de la generación variable en el arranque de grandes cargas (control de picos)

Otros usos posibles del excedente eléctrico mediante P2H: tratamiento preventivo de legionella; recarga de acumuladores de energía geotérmica superficial; reducción del factor de energía primaria mediante el suministro a redes de calor; aumento de la temperatura de retorno en calefacción con biomasa; respaldo a las variaciones de potencia en centrales eléctricas de biomasa; arranque de emergencia o en negro de los generadores para restaurar una planta eléctrica.

 

Ejemplo de uso 1: Central de cogeneración

La central de cogeneración debe cumplir con la especificación del operador de la red de reducir el suministro eléctrico al 30% de la capacidad nominal de la central debido a una sobrecarga en la red: la planta deberá reducir a solo el 60% de su capacidad nominal (menos fatiga de material) pues el calentador P2H convertirá el exceso de energía eléctrica en calor. Como resultado, se mantiene el suministro del 90% del calor y se cumple el requisito del 30% de suministro máximo de electricidad a la red.

Ejemplo de uso 2: Optimización del punto de trabajo en una central de cogeneración.

No arrancar una segunda unidad de cogeneración -u otra bomba de calor- en caso de un ligero aumento de la demanda de calor en un sistema en cascada evita ineficiencias debido a la doble operación en carga parcial y también da como resultado un mayor número de horas de funcionamiento.

En cambio, el sistema ELWA P2H proporciona el calor residual requerido utilizando la electricidad producida en la unidad de cogeneración, si es necesario. Además, aporta calor en los picos de consumo y calefacción de emergencia.

¿Se puede utilizar P2H en instalaciones de biomasa?

Una turbina en una central de cogeneración de 500 kWe impulsada con gas o vapor proveniente de la combustión de biomasa necesita una conexión de red de solo 300-400 kW. De ellos, 100-200 kW se destinan normalmente a cargas locales como la luz o los motores eléctricos. Si no, el calentador P2H puede absorber de manera flexible hasta 500kW, especialmente durante la noche o fines de semana. Si es necesario, por ejemplo en el día más frío del año, una unidad P2H de 700 kW puede generar hasta 1,3 MWt.

Si no se desea reemplazar el cableado, el consumo de energía del sistema ELWA P2H puede limitarse utilizando de forma instantánea solo la electricidad disponible.
Además, también es posible consignar el consumo máximo de electricidad acordado con la compañía suministradora.

No es necesario ningún apoyo público o regulatorio para instalar un P2H, ya que su precio solo supone una pequeña parte de las inversiones que debe realizar la empresa generadora de energía.

La inversión en un sistema P2H ronda los 90 € por kilovatio instalado en plantas de más de un megavatio.

 


.

Conclusión

El objetivo de las tecnologías Power-to-X en general y de Power-to-Heat en particular es aprovechar al máximo la energía sobrante disponible. En este caso, P2H proporciona el hardware para la transición energética y el acoplamiento del mercado energético.

Cuando todas las áreas -como la electricidad, los edificios, el calor y el transporte- estén interconectados y la energía sea suministrada a partir de fuentes renovables limpias, la transición energética se habrá logrado. La conversión de electricidad en energía térmica, P2H, puede ser una importante componente y elemento clave para conseguirlo.

 

Christian Salmen

Jefe de Ventas en Elwa

www.elwa.com

 

Publicado en Bioenergy International BIE 39 – Primavera 2018

Hacer Comentario

Su dirección de correo electrónico no será publicada.

He leído y acepto la Política de Protección de Datos conforme a la legislación vigente y autorizo el tratamiento de los datos personales facilitados