La Universidad Pública de Navarra y CENER (Centro Nacional de Energías Renovables) han participado en un proyecto conjunto de investigación sobre energías renovables basado en microrredes eléctricas, que permiten mejorar la eficiencia energética, reducir emisiones contaminantes, incrementar la seguridad en el suministro y minimizar las pérdidas eléctricas. Los avances en este proyecto, cofinanciado por el Gobierno de Navarra y la Unión Europea a través de los Fondos FEDER, se han presentado en una jornada en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación (ETSIIT), en la que han estado presentes Jorge San Miguel Induráin, Director General de Empresa e Innovación del Gobierno de Navarra; Alfonso Carlosena García, Vicerrector de Investigación de la Universidad; y José Javier Armendáriz Quel, Director General de CENER.
En la sesión, también han tomado parte dos de los investigadores principales del proyecto: Luis Marroyo Palomo, responsable del grupo de investigación en Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables (INGEPER) y profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Pública; y Mónica Aguado Alonso, Directora del Departamento de Integración en Red de Energías Renovables de CENER.
El proyecto, denominado “Diseño, desarrollo e implantación de microrredes en Navarra”, tiene como objetivo generar tecnología y conocimiento propio en el campo de la generación distribuida y microrredes, que permita posteriormente su transferencia al tejido industrial navarro. Así, se han instalado dos microrredes eléctricas: una, en el centro de CENER en el Polígono de Rocaforte (Sangüesa, Navarra) y otra, en el Campus de Arrosadia de la Universidad Pública de Navarra.
Microrredes incluso para ciudades
Las microrredes se definen como un conjunto de cargas eléctricas, elementos de generación distribuida (eólica, fotovoltaica, pila de combustible, microturbina, etc.) y elementos de almacenamiento (baterías, hidrógeno, volante de inercia, aire comprimido, supercondensadores, etc.) que, conectados a la red eléctrica a través de un mismo punto de conexión, llevan asociada una estrategia que gestiona tanto el flujo de energía dentro de la microrred como el intercambio de potencia con la red general de suministro. De este modo, puede configurarse microrredes con viviendas unifamiliares, edificios de oficinas, entornos industriales, bloques de pisos, barrios e, incluso, ciudades.
De las dos microrredes del proyecto, la de la Universidad Pública de Navarra, situada en el Laboratorio de Energías Renovables del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, está orientada a aplicaciones genéricas y permite emular y gestionar distintos perfiles de generación y consumo, como viviendas unifamiliares, edificios de oficinas y pequeñas industrias. Asimismo, incluye la capacidad de gestionar, de forma coordinada, los sistemas térmicos que habitualmente existen en este tipo de aplicaciones (calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria), configurando así, en un sentido más amplio, una microrred electrotérmica. Su potencia de generación renovable máxima es de 20 kW, obtenida de una fuente eólica (un aerogenerador) y otra fotovoltaica. Como elementos generadores gestionables, cuenta con un grupo electrógeno de 25 kW y un sistema de pilas de combustible de 5 kW. En lo que a almacenamiento se refiere, incluye un banco de baterías de 72 kWh, un sistema de almacenamiento de hidrógeno de 35,2 Nm3 y un banco de supercondensadores de 83 F y 194 V. Además, cuenta con una carga electrónica programable que permite reproducir, a escala, cualquier perfil de consumo.
Una microrred con aplicaciones en entornos industriales
Por su parte, la microrred de CENER, ubicada en el recinto del Laboratorio de Ensayos de Aerogeneradores (LEA), está orientada a la aplicación industrial y da servicio a parte de las cargas eléctricas de las propias instalaciones del LEA, así como a parte del alumbrado público del polígono Rocaforte. Esta microrred tiene una selección representativa tanto de fuentes renovables (destaca un campo fotovoltaico sobre cubierta y un aerogenerador con potencias respectivas de 25 kW y de 20 kW), como de sistemas de generación convencional, ya que incorpora a su capacidad de generación un generador diésel de 48 kW y una microturbina de gas de 30 kW. Dicha microturbina dispone de un recuperador del calor de los gases de combustión, que permite incorporar el aprovechamiento térmico de la energía dentro de los usos y la gestión de la microrred y le da una visión energética más global. Igualmente, la instalación cuenta con un banco de cargas, tanto resistivas (88 kW) como inductivas (88 kVAr), que le posibilita reproducir el comportamiento de cualquier tipo de consumo eléctrico. El almacenamiento de energía juega un papel fundamental en esta microrred. Por esta razón, la instalación posee un banco de baterías de plomo ácido capaz de proporcionar 50 kW durante dos horas, así como una avanzada y compleja batería de flujo capaz de proporcionar 50 kW durante 4 horas de manera ininterrumpida.
Ambas instalaciones están dotadas de una gran flexibilidad, desde su concepción y diseño hasta su ejecución y operación, que les permite funcionar de diferentes maneras y bajo distintas configuraciones, por lo que puede amoldarse a las exigencias que a un banco de pruebas de primer nivel debe exigirse. Cabe destacar también los avanzados sistemas de monitorización y control desarrollados, que recogen y registran todas y cada una de las medidas eléctricas relevantes de las instalaciones y que, de acuerdo con los correspondientes algoritmos de gestión, gobiernan y supervisan cada uno de los subsistemas que componen las microrredes (generación, almacenamiento y consumo). De este modo, se consigue establecer un equilibrio entre la energía generada y consumida, así como una operación coordinada y eficiente de las microrredes, ya sea funcionando tanto conectadas a la red eléctrica como en modo aislado.
El objetivo de ambas instalaciones es, en definitiva, demostrar la viabilidad de las microrredes como vía de suministro energético integral tanto en entornos industriales como residenciales, así como servir de banco de pruebas y laboratorio de ensayos para tecnologías relacionadas con ellas. Del mismo modo, se van a poder extraer importantes conclusiones que permitan avanzar en la definición de los estándares y procedimientos de operación y comunicación entre los entes involucrados en el suministro eléctrico distribuido, así como definir las necesidades que la integración de las microrredes demanda.