El crecimiento de la movilidad eléctrica y el desarrollo de una infraestructura de carga adecuada suponen un gran desafío para las redes de distribución. Para hacer frente a este reto, Siemens y Stromnetz Hamburg GmbH han comenzado a colaborar en un proyecto piloto, de tres años de duración, dirigido a evitar la expansión extensiva de las redes de baja tensión y a prevenir situaciones de sobrecarga en las redes de distribución secundarias. Se ha aplicado un concepto de resiliencia de la información y tecnología de comunicación para digitalizar las redes de distribución secundarias. El objetivo del proyecto es facilitar el funcionamiento estable y fiable de las redes de baja tensión para garantizar al máximo un suministro de energía seguro, tal y como demanda la cada vez más creciente infraestructura de carga de vehículos eléctricos.
Hamburgo persigue también la expansión de la movilidad eléctrica y el desarrollo de una infraestructura de carga de apoyo. Como operador responsable de la red de distribución, Stromnetz Hamburg debe garantizar un funcionamiento seguro y fiable de la red y permitir, a su vez, que las estaciones de carga residenciales se integren en la red, manteniendo los rangos de tensión específicos. Hasta ahora, las estaciones de carga domésticas se han integrado generalmente sin control externo ni posibilidades de intervención. Como resultado, las redes de distribución sufren, ya que alcanzan su capacidad límite cuando un gran número de coches eléctricos se cargan de manera simultánea, sobre todo en periodos de alta demanda como al finalizar la jornada laboral. Actualmente, los límites de capacidad de las redes existentes únicamente se pueden superar aumentando los cables y reemplazando los transformadores y equipos de conmutación. Sin embargo, esto requiere costosas medidas de construcción, mano de obra y pueden tener también un impacto negativo en la calidad de vida urbana. Ante esta situación, Stromnetz Hamburg y Siemens colaboran para el desarrollo de una solución digital. Al intervenir con medidas de control y regulación, los operadores de la red de baja tensión pueden aprovechar la flexibilidad de las estaciones de carga domésticas para aliviar la red, por ejemplo, distribuyendo la carga.
«Los requisitos que deben cumplir las futuras redes de distribución aumentan constantemente debido a la creciente demanda de energía consecuencia directa de la movilidad eléctrica», aseguró Thomas Volk, director general de Stromnetz Hamburg. «Debemos tener capacidad para enfrentarnos a esta situación y hacer que nuestra red sea más inteligente y flexible, especialmente en el nivel de baja tensión. Un alto grado de digitalización es la única manera de estar razonablemente preparados para afrontar los ocasionales cuellos de botella en la capacidad. El proyecto piloto con Siemens nos permite probar a fondo esta tecnología antes de lanzarla al exterior- o soluciones similares – de manera más amplia. Nuestros clientes deben ser capaces de satisfacer sus cambiantes necesidades de movilidad y poder confiar en una red de energía estable y segura en el futuro».
«Estamos muy satisfechos de poder implementar este proyecto piloto orientado al futuro junto con Stromnetz Hamburg», afirmó Michael Schneider, responsable del área de software y consultoría de Digital Grid en Siemens Smart Infrastructure. «El rápido crecimiento de la movilidad eléctrica en ciudades como Hamburgo supondrá cargas más pesadas y una mayor demanda de alta potencia en la red de baja tensión, lo que potencialmente dará lugar a sobrecargas de red. La supervisión y el control inteligente y descentralizado de los equipos de carga privados en la red de distribución secundaria ayudarán a proporcionar una solución rápida y rentable para los operadores de redes de distribución, permitiéndoles mantener la alta fiabilidad de sus redes.»
El proyecto se divide en tres fases. La primera etapa consiste en probar el concepto de gestión de operaciones en el campus de innovación de Stromnetz Hamburg. En el segundo paso, las conclusiones se someterán a pruebas de campo en la red pública, lo que permitirá perfeccionar aún más el concepto. En última instancia, se preparará el despliegue de una solución de producción de las unidades de control y conexión.
Una red de distribución secundaria digital se configura de la siguiente manera: una unidad inteligente de monitorización y control se instala en la subestación secundaria como inteligencia descentralizada. Supervisa la red de bajo voltaje y transmite los puntos de ajuste a la estación de carga doméstica en caso de situaciones de sobrecarga para indicar a la estación que reduzca su potencia de carga. El equipo se comunica a través de Powerline Communication y garantiza que no se utilicen datos personales, ni datos que permitan extraer conclusiones sobre el comportamiento del propietario del vehículo. La solución está diseñada para funcionar de forma autónoma, de manera que no es necesaria ninguna comunicación con un sistema central durante el funcionamiento, lo que permite su implantación selectiva en la red de distribución de forma específica. El uso de procesos de autoaprendizaje permite minimizar los gastos de la puesta en marcha, así como los costes asociados al mantenimiento de la red de distribución secundaria digital.
La red de distribución secundaria digital ayudará a mantener el voltaje en la red de baja tensión y a evitar sobrecargas. Esto será un factor importante en la estabilización de la red, no sólo a medida que se extienda la movilidad eléctrica, sino también cuando la electricidad provenga en mayor medida de fuentes de energía renovables, como la fotovoltaica o el mayor uso de bombas de calor. De esta manera, la red de distribución secundaria digital desempeña un papel clave en la transición hacia un nuevo mix energético y la descarbonización de los sectores de la energía y el tráfico.
Infografía: Siemens
