agost 1, 2022

Hibridació energètica: el millor de tots dos mons

Francesc Filiberto, BNZ, Espanya, subratlla per què la hibridació entre l’energia solar-eòlica és el següent pas per a les energies renovables al Sud d’Europa en aquest article publicat per Energy Global.

 

Fa més de 2700 anys, el gran savi Homer, va dir: “No són en va els més febles, si les seves forces s’uneixen”.  Encara que se suposa que la seva frase no té res a veure amb el món de l’energia, i menys encara amb el de les renovables, aquesta cita es pot relacionar amb el sector. Les anomenades fonts d’energia “verdes” són increïblement beneficioses per al planeta, però l’ésser humà només està en la fase inicial de desenvolupament de projectes renovables; encara hi ha moltes forces que cal unir per a aconseguir una millor energia amb menys recursos. En definitiva, és una qüestió de eficiència i, sobretot, d’hibridació.

Aquesta paraula, cada vegada més utilitzada al món de l’energia té molt sentit quan s’explica que el seu objectiu és intentar generar electricitat a partir de diverses fonts d’energia renovables, principalment la solar i eòlica, en un punt de connexió comuna. Aquest permet, en primer lloc, optimitzar els punts de connexió a la xarxa. Fins i tot es podrien incloure sistemes d’emmagatzematge que ajudin a més a adaptar la producció a la demanda i participin en els serveis d’ajust. No obstant això, aquest enfocament planteja centenars de qüestions tècniques sobre com aconseguir una hibridació perfecta.

Hibridació energètica

El Departament d’Energia dels Estats Units (DOE) destaca les oportunitats innovadores per a impulsar la recerca conjunta sobre sistemes energètics híbrids a la seva última declaració “Hybrid Energy Systems: Opportunities for Coordinated Research“. L’informe, fruit de la col·laboració entre el DOE i nou laboratoris estatunidencs, afirma que els sistemes energètics híbrids que integren múltiples processos de generació, emmagatzematge i conversió d’energia poden exercir un paper fonamental en la descarbonització de l’economia estatunidenca. Aquests sistemes poden produir productes d’alt valor, com l’hidrogen, alimentar processos industrials i proporcionar més flexibilitat a la xarxa per a augmentar el desplegament de tecnologies d’energia renovable.

Quins són els beneficis? És tot tan senzill com sembla? És clar que el major avantatge és la millora del factor de càrrega en els punts de connexió, ja que s’augmenta l’energia injectada a través del mateix node. A més, des del punt de vista del consum, es millora la qualitat i l’estabilitat del subministrament i es proporciona més estabilitat a la xarxa, ja que la producció d’energia solar i eòlica són bastant complementàries. Observant les corbes de producció d’aquestes dues fonts d’energia, queda clar que els pics de cadascuna de les energies estan en bandes diferents, per la qual cosa aquesta complementarietat permet optimitzar la connexió a la xarxa.

Segons l’Agència Australiana d’Energies Renovables (Sorra), les tecnologies híbrides tenen també altres avantatges, com la reducció del risc per als inversors i la garantia de fiabilitat i assequibilitat immediates. També poden afavorir una transició més suau cap a la generació de més energia renovable en el futur. Per exemple, a Austràlia, el projecte d’integració d’energies renovables de King Island és un sistema energètic líder en el món que subministrarà més del 65% de les necessitats energètiques de King Island mitjançant energies renovables (eòlica i solar), reduint les emissions de diòxid de carboni de l’illa en més d’un 95%. Cal destacar que King Island no està connectada a un subministrament elèctric continental.

L’objectiu principal de la hibridació ha de ser unir les diferents energies renovables en un únic node perquè puguin cobrir una gran part de la càrrega basi i, amb el temps, substituir a altres tecnologies, com l’energia nuclear, per exemple. Això podria reduir la complexitat de la xarxa i contribuir a simplificar la gestió diària de l’energia. A més, la hibridació permet estalviar entre un 10% i un 15% en els nous projectes de renovables, segons l’Associació de Productors de Fonts d’Energia Renovables (APPA).

Impacte al terreny

Però, d’altra banda, cal tenir en compte que les energies renovables tenen un impacte evident en el terreny degut a la gran quantitat d’espai que requereixen, per la qual cosa un projecte ha de ser acuradament planificat i realitzat per a minimitzar el seu impacte en l’entorn. Les instal·lacions han de fer-se el més integrades possible en el medi ambient; no poden dissenyar-se sense tenir en compte criteris paisatgístics i mediambientals només pel fet de produir energia verda.  Es tracta d’estudiar bé el territori, considerant sempre un impacte positiu per a totes les plantes que es dissenyin.

Ubicació

I aquí radica la major complexitat de la hibridació: la ubicació. Els parcs eòlics se situen en zones amb suficient recurs eòlic, a vegades muntanyenques, mentre que per a les plantes solars és preferible un terreny més pla. En *BNZ s’estan estudiant projectes d’aquest tipus en el nord de Portugal, encara que existeixen importants dificultats per a desenvolupar una planta solar a causa de la topografia del territori, la qual cosa suposarà una reducció de la capacitat de generació d’aquesta mena d’energia. En qualsevol cas, és clar que totes dues formes de producció poden coexistir, i és tasca dels dissenyadors      aconseguir un equilibri entre totes dues tecnologies.

En alguns països i regions en vies de desenvolupament, com l’Índia, la hibridació ha estat una iniciativa important per a proporcionar un subministrament elèctric complet a una comunitat sense accés a l’electricitat. Però en aquests casos, el paisatge i el medi ambient passen a un segon pla amb l’objectiu de prioritzar l’accés a l’electricitat en la comunitat. També és rellevant el projecte Asian Renewable Energy Hub (AREH), que preveu instal·lar uns 7,5 GW  d’energia eòlica híbrida amb 3,5 GW d’energia fotovoltaica a Austràlia en 2023, amb l’objectiu d’exportar 40 TWh d’energia neta a Indonèsia i Singapur. A Europa, no obstant això, el desenvolupament de la hibridació va a la saga.

Així i tot, ja existeixen alguns projectes pilot en el sud d’Espanya, on, a més de comptar amb una gran extensió de terreny per a desenvolupar l’energia solar, també hi ha grans opcions per a obtenir energia eòlica. A Cadis, per exemple, la província més meridional de l’Espanya peninsular, ja es van iniciar projectes en 2018 per part de Vestas i EDPR. Aquesta última empresa també va anunciar l’any passat la construcció de les primeres plantes híbrides eòliques i fotovoltaiques totalment comercials a Espanya. La idea era utilitzar la capacitat solar que es va adjudicar en el seu moment en la subhasta de renovables per a ampliar la capacitat de quatre parcs eòlics, aprofitant la infraestructura d’evacuació d’energia existent i augmentant la producció i rendibilitat de tota la instal·lació.

La regulació és cada vegada més favorable a aquesta mena de projectes híbrids en el sud d’Europa. A Espanya, el Reial decret 1183/2020 reconeix les instal·lacions híbrides com la combinació de dos mòduls de generació de tecnologies renovables. A Portugal, per part seva, aviat s’introduirà una legislació sobre aquest aspecte, que s’espera que sigui encara més fàcil de desenvolupar.  Mentrestant, a Itàlia, les condicions geogràfiques de regions com Puglia o Sicília, fan que l’energia solar i l’eòlica, avui dia, ja convisquin en el mateix terreny.

Hibridació amb sistemes emmagatzematge

La legislació espanyola encara no regula la hibridació amb sistemes d’emmagatzematge, encara que respecte a la legislació anterior, és cert que s’ha eliminat la indefinició legal que existia respecte a l’emmagatzematge en la Llei 24/2013 del Sector Elèctric. Hi ha altres països, com el Regne Unit, que estan estudiant una reducció de la càrrega de la connexió a la xarxa de transport per a l’emmagatzematge, buscant impulsar la seva integració i afavorir la inversió en aquesta tecnologia essencial.  Així mateix, l’informe del DOE esmentat anteriorment assenyala que, en resposta als recents i dràstics canvis en la xarxa elèctrica dels Estats Units, el tema de la hibridació està guanyant popularitat dins dels debats relacionats amb l’evolució del sector energètic estatunidenc.  S’estan desplegant sistemes in situ que combinen l’energia solar fotovoltaica i les tecnologies de bateries pels seus avantatges tecno econòmics i de resiliència.

Llavors per què és tan important avançar en aquest punt?  La hibridació energètica és interessant perquè permet optimitzar el punt de connexió, mentre que la inversió és la mateixa en cada planta solar i eòlica. Però hi ha un problema, ja que amb la hibridació cal assumir que quan la producció combinada supera la capacitat màxima del punt de connexió, l’energia sobrant ha de ser rebutjada. D’altra banda, si en hibridar una o diverses tecnologies renovables es disposés d’una tecnologia d’emmagatzematge, s’augmentaria també la seva eficiència, s’aplanaria el seu perfil de generació i es maximitzaria l’aprofitament del recurs natural, podent traslladar els excedents de generació dels moments de màxima disponibilitat del recurs i baixa demanda als moments de màxima demanda i baixa disponibilitat del recurs.

Algunes de les tecnologies d’emmagatzematge existents en l’actualitat són: el bombament hidràulic (PHS), bateries d’ions de liti, bateries de plom, bateries de flux REDOX, bateries de sulfur, volants d’inèrcia, sistemes d’aire comprimit (CAUS), zinc-aïri, supercondensadores i generació d’hidrogen, entre altres. Una altra forma emergent d’emmagatzematge és la producció d’hidrogen verd, que es produeix per electròlisi a partir d’energies renovables. En general, la hibridació de les renovables i l’emmagatzematge es tradueix en una reducció dels costos d’instal·lació que, en el cas de la fotovoltaica, s’estima entre un 7-8%, segons APPA Renewables.

Però el model de negoci és una mica més complicat pel cost dels sistemes d’emmagatzematge. Ja existeixen alguns projectes pilot a nivell internacional, però amb baixa rendibilitat. La raó és la gran inversió en CAPEX per al sistema d’emmagatzematge, cosa que significa que el cost, també conegut com a cost anivellat d’emmagatzematge (LCOS) de l’energia emmagatzemada supera els 100 euros/MWh.

Per tant, és necessari optimitzar els costos de producció dels sistemes d’emmagatzematge per a reduir el seu CAPEX. Es tracta d’un objectiu potser assolible, com demostra l’extraordinària reducció de costos de les tecnologies de producció d’energia renovable en els últims anys.

Conclusió

Davant aquest escenari i amb la necessitat d’abaratir el cost dels sistemes d’emmagatzematge, una de les eines que pot ajudar en aquesta fase de transició és el Fons Next Generation de la UE a Espanya, per exemple, el govern proposa destinar part del fons a la instal·lació massiva de parcs de generació renovable i a l’avanç de noves tecnologies d’emmagatzematge com l’hidrogen. Així, s’espera que la unió entre aquestes fonts d’energia amb gran potencial es converteixi,  una realitat.

 

Aquest article va ser publicat al número de primavera de la revista Energy Global.

Related news

06 setembre 2022

El portfoli de Glennmont Partners a Espanya inicia la seva fase de construcció

Read More

31 maig 2022

BNZ construirà una planta solar fotovoltaica de 49 MW a la Regió Nord – Portugal

Read More

Powering Europe to a greener future

16 maig 2022

Coneix l’Equip – Peter Karam

Read More