Analysis and Operation of Smart Grids with Electric Vehicles - López Pérez, Miguel Ángel (Universidad de Málaga, Servicio de Publicaciones y Divulgación Científica, 2014)
Hoy en día la creciente preocupación por temas medioambientales está llevando a muchos países a tomar medidas que permitan un uso más racional de la energía y un futuro más sostenible. La mejora de la eficiencia de los sistemas y el uso de recursos renovables son algunos puntos sobre los que se debe trabajar para poder atajar las consecuencias de los gases de efecto invernadero, principal responsable del cambio climático. En relación con esto, el sector eléctrico es el uno de los más importantes responsables de emisiones nocivas a la atmósfera seguido por el sector del transporte. Su fuerte dependencia en los combustibles fósiles, particularmente el petróleo y sus derivados, justifica esta última afirmación. Por este motivo, la movilidad mediante vehículos eléctricos está atrayendo la atención de empresas, países y grupos de investigación, como una medida importante para poder hacer frente a las consecuencias negativas derivadas del uso actual de la energía. Resulta claro que la introducción del vehículo eléctrico afectará de manera importante a la operación, gestión y planificación de los sistemas eléctricos actuales. En primer lugar, será necesario tener en cuenta un consumo eléctrico adicional, la carga de las baterías de los vehículos eléctricos. En una primera etapa, donde el número de vehículos desplegados por las ciudades sea reducido no serán necesarias medidas especiales. Sin embargo, en un futuro con miles de vehículos, una mala gestión de la carga puede llevar a problemas técnicos de congestión en las líneas o niveles de tensión no admisibles. Por otra parte, su adecuada integración requiere que los sistemas eléctricos existentes tiendan a incorporar las tecnologías de la información y comunicación más avanzadas, mejores dispositivos de medida, una adecuada infraestructura para carga y descarga así como una mayor presencia de energías renovables. En definitiva, los sistemas eléctricos han de incorporar más inteligencia, ser más sostenibles, eficientes y seguros, en otras palabras, han de tender hacia el concepto de “smart grid”. De esta forma, esta tesis trata de cubrir puntos relevantes en relación la integración satisfactoria de los vehículos eléctricos en las redes eléctricas del futuro. Los aspectos tratados son la gestión de la demanda, la resolución de problemas técnicos y el papel de una nueva entidad gestora de vehículos eléctricos, el agregador. La gestión de la demanda hace referencia a estrategias específicas que tratan de cambiar los patrones de consumo actuales hacia otros comportamientos que permitan un funcionamiento más eficiente del sistema eléctrico. De esta forma, se tiene como objetivo reducir la demanda de electricidad de forma general o bien desplazar dicha demanda hacia otros periodos de tiempo más favorables. Para conseguir esto, es necesario proporcionar algún tipo de incentivo a los consumidores para que puedan modificar sus hábitos o planificar sus actividades de otra manera. En esta tesis, se propone usar señales de precio para provocar ese cambio. El resultado es una curva de demanda más plana que permite aprovechar mejor la infraestructura existente y los recursos de generación disponibles, retrasando ulteriores planificaciones. Desde el punto vista del consumidor, los costes de la energía son menores. En ausencia de medidas correctoras, la presencia de vehículos provocará en el futuro problemas técnicos en el sistema eléctrico. Con vistas a proporcionar solución los problemas más comunes de índole técnica, dos herramientas se desarrollan en esta tesis, un problema centralizado que despacha a los generadores de la red y un algoritmo que hace uso de los vehículos eléctricos. Ambos enfoques permiten aliviar las congestiones de manera efectiva en determinadas situaciones. En particular, la inyección de potencia o la carga de los vehículos en ciertos nudos de la red se propone como una medida posible para llevar al sistema a un estado seguro. Finalmente, se plantea una estrategia que permite la maximización de los beneficios de un agente agregador que gestiona la carga y la descarga de los vehículos. Como consecuencia de su aplicación, los conductores ven sus necesidades de movilidad satisfechas a la vez que los costes de carga se reducen. De esta forma, la carga se producirá en las horas nocturnas donde los costes de la energía son normalmente más pequeños y la descarga tendrá lugar en las horas donde hay picos de demanda. Dicha estrategia permite a los agregadores disponer de una herramienta útil a la hora de participar en los mercados de energía eléctrica. Su aplicación es ilustrada a través de un algoritmo de liquidación de mercado en el que además de los elementos comunes presentes hoy en día en los mercados eléctricos, la introducción de agentes agregadores es también tenida en cuenta.
Keywords: Vehículos eléctricos - Tesis doctorales; Gestión de demanda; Agregador; Smart grids