Alemania, al igual que España y Europa, quiere ser climáticamente neutra en 2050. Para conseguir este objetivo se desarrolla Kopernikus, una de las mayores iniciativas de investigación alemanas sobre la transición energética, en la que se enmarca el proyecto Ensure para desarrollar la red eléctrica del futuro.

Además de Ensure, Kopernikus desarrolla otros tres proyectos: P2X, que investiga la conversión de CO2, agua y electricidad renovable en gases, combustibles, productos químicos y plásticos; SynErgie, que examina cómo los procesos industriales intensivos en energía pueden ser más flexibles y adaptarse a la disponibilidad de energías renovables; y el cuarto proyecto sobre participación social que analiza cómo la transformación energética puede implementarse de manera significativa en todos los subsistemas de la sociedad.

Ensure, P2X y SynErgie han comenzado la segunda fase de financiación, y el cuarto proyecto Kopernikus se encuentra actualmente en desarrollo.

Empresas, científicos y sociedad civil trabajan conjuntamente para encontrar soluciones en todos los proyectos Kopernikus, financiados por el Ministerio de Educación e Investigación de Alemania. Juntos, desarrollarán diferentes soluciones para la comercialización durante un periodo de diez años divididos en tres fases.

La red eléctrica del futuro

Para alcanzar los objetivos del Acuerdo Climático de París, Alemania quiere cambiar en gran medida su suministro de electricidad a energías renovables para el año 2050. El país necesita una red eléctrica que se adapte a la generación de energía renovable y a un sistema bidireccional.

Para ello, el proyecto Kopernikus Ensure desarrolla la red eléctrica del futuro. Desde el año 2016 lo hace en la teoría, desde este año 2020 se dedicará al desarrollo de una simulación y de los primeros sistemas piloto, y a partir de 2022 -hasta 2025- se pondrá manos a la obra para la puesta en práctica real a gran escala.

Alemania necesitará una red energética en el futuro que haga posible el acoplamiento de los sectores de electricidad, transporte, calor y gas. El proyecto Ensure resuelve cómo podría ser esa red teniendo en cuenta todas las posibilidades. En 2019, el proyecto ha sentado las bases teóricas sobre cómo podría ser el futuro del suministro de energía.

Escenarios posibles

Entre otras cosas, Ensure ha desarrollado cuatro escenarios que representan los desarrollos posibles y esperados en el sistema energético. El escenario A se basa en el ‘Plan de desarrollo de la red 2030’, que contempla una reducción del 52% en las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 en comparación con 1990. El escenario B, el más ambicioso, describe los cambios necesarios para limitar el calentamiento global a 1,5 grados, y prevé una reducción del 78% en las emisiones de gases de efecto invernadero dentro de una década. El escenario C contempla que las emisiones de gases de efecto invernadero tendrían que disminuir en un 67% en 2030. Y el mismo objetivo se aplica en el escenario D, aunque supone una transición energética descentralizada, organizada en pequeñas unidades regionales.

Hasta ahora, la red de energía de Alemania se ha organizado en forma de estrella: las centrales eléctricas suministran energía a todas las partes del país. Sin embargo, el proyecto Ensure plantea que, si las líneas de esta estrella se conectan entre sí como mallas de una red en el futuro, la energía también se puede entregar a su destino de muchas otras maneras, de forma más eficiente y con costos relativamente bajos.

Los resultados de Ensure muestran que esta malla puede tener lugar en todos los niveles y tipos de voltaje para cumplir con los requisitos cambiantes para la generación y el consumo de energía.

Asimismo, los conceptos de seguridad confiables son esenciales para la futura red eléctrica. Para este propósito, el Diseño de Protección del Sistema Digital (DSPD) se desarrolló como parte de Ensure, para permitir la planificación y adaptación de conceptos y parámetros de protección en futuras estructuras de red.

‘Ensure energy cosmos’

Ensure ha analizado los casos de uso para los que debe prepararse la red del futuro si el suministro de energía de Alemania cambia en las próximas décadas de acuerdo con los supuestos escenarios. El proyecto analizó un total de 99 de estos casos. Después, los socios del proyecto, más de una veintena de entidades alemanas, seleccionaron una región en la que poder probar tantos casos de uso como sea posible.

El proyecto de la red eléctrica del futuro se desarrollará en la región de Schleswig-Holstein, concretamente en ocho municipios del norte de Alemania: Dägeling, Grevenkop, Neuenbrook, Lägerdorf, Rethwisch, Horst, Hohenfelde y distrito de Steinburg. Una zona que se denominará ‘Ensure energy cosmos’.

“En esta zona, las energías renovables se expanden ampliamente y todas las fuentes de energía relevantes en forma de redes de electricidad, gas y calefacción están disponibles. Además, la región tiene estructuras rurales y de proximidad a las urbanas, que difieren mucho en términos de su densidad de línea", explica Joachim Kabs, director de Tecnología de Redes de SH Netz y miembro de la Junta Directiva en el proyecto Ensure.

De esta manera, en el norte de Alemania, el proyecto está investigando actualmente cuáles son las condiciones en el sitio y qué tecnologías específicas se pueden llevar a cabo. También se tiene en cuenta que las medidas se pueden transferir a otras regiones, y cómo se puede preparar la red energética para el futuro en todo el país.

Se prevé que las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) desempeñen un papel importante en el cosmos energético Ensure, término traducido al español. Se utilizarán nuevas estructuras de red, herramientas de monitoreo digital y componentes de red más desarrollados. El análisis del proyecto también incluye datos sobre flujos de energía, y sobre generación y consumo de energía en 114 comunidades aledañas.

Durante la concepción del cosmos energético, los ciudadanos pueden comunicarse activamente con el proyecto a través de una plataforma que ofrece regularmente información sobre el proyecto, además de poder plantear cuestiones y compartir ideas.

Inicio de la segunda fase

Así, en febrero de 2020 Ensure ha comenzado a preparar la red eléctrica del futuro en la práctica. Los operadores de red, la industria y los científicos están trabajando para desarrollar un concepto concreto para una región en la que desean probar los enfoques considerados en el proyecto para una red de energía a prueba de futuro a partir de 2022.

El pasado mes de febrero se llevó a cabo la reunión de inicio de la segunda fase del proyecto Ensure, donde se explicó en qué se trabajará en los próximos tres años, para preparar el desarrollo del denominado ‘cosmos energético Ensure’ en los ocho municipios de Schleswig-Holstein.

En concreto, se presentaron siete subproyectos a desarrollar. Uno de ellos es la preparación del cosmos energético Ensure, que se realizará a partir de 2022. Se desarrollarán los fundamentos técnicos, legales y reglamentarios, y se vincularán con las actividades necesarias para garantizar que se lleve a cabo en el emplazamiento seleccionado.

Entre otras cosas, también se trabajará en el desarrollo de la imagen digital del demostrador de red real en Schleswig-Holstein. Con la investigación de algoritmos y modelos adecuados, así como una integración segura y eficiente de la tecnología de medición, se establecerán las bases para una demostración virtual, y se apostará por las plantas piloto, la investigación experimental se llevará a cabo en un entorno operativo real.

Cómo debería diseñarse la expansión de la red en 2030

En el marco del proyecto Kopernikus Ensure, se han publicado diversos estudios y documentos. El más reciente es el estudio sobre cómo debería diseñarse la expansión de la red en 2030. Si el proyecto planea probar esta red futura en ocho municipios en Schleswig-Holstein en los próximos años, primero debe saber cómo se ve el futuro y qué red se está desarrollando.

En base a los cuatro posibles escenarios sobre cómo podría ser el suministro de energía de Alemania en 2030, el estudio analiza cuánto suministro de energía centralizado y descentralizado tiene sentido desde una perspectiva técnica, económica y social. El documento concluye que, independientemente de cuál de los cuatro escenarios se lleve a cabo en los próximos años, siempre es necesario expandirse tanto en el nivel central como descentralizado del sistema eléctrico.

Del mismo modo que Nikolaus Kopernikus provocó un cambio en la ciencia y la sociedad a través de la introducción de la visión heliocéntrica del mundo, los proyectos Kopernikus también esperan provocar un cambio de paradigma hacia proyectos de investigación que puedan provocar cambios en la sociedad en su conjunto.

Ensure trabaja para implementar la red eléctrica del futuro y diseñarla para que pueda transferirse a toda Alemania.

FUENTE: SMAT GRIDS INFO