Futuro eléctrico: lo que se necesitará para alejarnos de los combustibles fósiles

Cuando la ciudad de Parry Sound decidió en 2019 convertirse en la primera comunidad neta cero de Canadá, la medida representó mucho más que un gesto aspiracional dirigido a algún punto lejano en el futuro. La red de energía local estaba tan agotada que el municipio no podía aceptar nuevos desarrollos industriales o acomodar significativamente más vehículos eléctricos (EV).

Los funcionarios de Parry Sound primero buscaron reducir las necesidades de energía instalando más iluminación LED o reemplazando los sistemas HVAC obsoletos. Pero, como dice Jennifer Montpetit, una planificadora sénior con Poder de la región de los lagosel operador de la red de propiedad municipal de la región, dice: “Eso no iba a ser suficiente para cumplir ninguno de sus objetivos”.

En cambio, Lakeland y los municipios a los que sirve (incluidos Bracebridge y Huntsville), optaron por algo mucho más ambicioso: edificio una micro-red para suministrar energía renovable incremental utilizando una instalación solar a escala de servicios públicos en un antiguo vertedero, varias baterías estacionarias grandes de Tesla, cargadores de vehículos eléctricos públicos y dispositivos de optimización de energía conectados a calentadores de agua.

Estos llamados «recursos de energía distribuida» (DER) están a su vez controlados por una plataforma de software de red inteligente construida por Soluciones Opus Oneque rastrea continuamente la demanda y administra la energía que fluye a través del sistema.

El proyecto de microrredes de Parry Sound ilustra por qué las redes de distribución locales de distintas edades y niveles de mantenimiento necesitarán una gran inversión nueva para satisfacer la demanda adicional de electricidad creada a medida que la sociedad se aleja de los combustibles fósiles. «Se necesita invertir mucho dinero para respaldar la carga de vehículos eléctricos», dice jamie cameron, el líder nacional de infraestructura de KPMG para la movilidad del futuro. El otro impulsor detrás de tal inversión, agrega, es el riesgo acelerado de desastres naturales relacionados con el clima. “La generación distribuida también es compatible con esa resiliencia, por lo que obtiene un doble beneficio”.

Qué significará la ‘electrificación de todo’

Si abandonar los combustibles fósiles es la solución principal a la crisis climática, entonces la transición de base amplia hacia la electricidad limpia no puede ocurrir lo suficientemente rápido. en un mayor reporte El año pasado, la Agencia Internacional de Energía (AIE) concluyó que el camino hacia el cero neto para 2050 debe incluir una electrificación extensiva utilizando energías renovables, y que se debe realizar una cantidad sustancial de inversión en esta década. Las tecnologías para esta “expansión masiva de energía limpia” ya existen, señaló la AIE, pero se requerirá una innovación considerable para que las redes eléctricas puedan manejar toda la demanda adicional.

En Ontario, por ejemplo, los automóviles, camiones, autobuses y otros medios de transporte eléctricos aumentarán las necesidades de electricidad en un 20 % cada año durante las próximas dos décadas, según un estudio. Previsión 2021 publicada por el Operador Independiente del Sistema Eléctrico (IESE). El transporte es, con diferencia, el mayor impulsor del crecimiento, y requiere el equivalente a cuatro reactores nucleares Bruce Power más.

“La electrificación de todo pondrá demandas crecientes en la red”, dice Claudio Canizares, presidente de Hydro One Research y director ejecutivo del Instituto Waterloo para la Energía Sostenible. El consenso general entre los observadores de la energía es que tendremos que duplicar o triplicar el tamaño de nuestro sistema eléctrico de aquí al 2050. Sin embargo, las redes locales no están listas.

Eso significa que los funcionarios provinciales de energía deberán tomar decisiones políticas difíciles sobre los tipos de generación eléctrica que están preparados para poner en línea, ya sean pequeños reactores nucleares modulares, como las unidades que se están desarrollando. en cuatro provinciaso inversiones más descentralizadas en recursos energéticos distribuidos, como el sistema instalado en Parry Sound.

El interés público en soluciones DER bien establecidas y cada vez más asequibles está creciendo, dice Cameron de KPMG, y agrega que las organizaciones de gran tamaño han estado activas en la combinación de energía solar en la azotea con otras tecnologías. Por ejemplo, la Comisión de Tránsito de Toronto (TTC), en colaboración con PowerON de OPG y Toronto Hydro, tiene la intención de invertir conjuntamente en generación en el lugar (como energía solar) y almacenamiento de baterías en los garajes de autobuses de TTC, en apoyo de los cargadores de vehículos eléctricos en el lugar. para la creciente flota de autobuses eléctricos de la agencia.

La escalabilidad de tales soluciones es enorme, dada la abundancia de techos planos combinados con las necesidades de electricidad de los usuarios comerciales, industriales e institucionales. Durante la última década, el costo de la energía solar se ha reducido en más de 80 por cientoy a medida que aumenta la propiedad de EV, los observadores de la industria predicen que un número creciente de propietarios estarán interesados ​​en instalar sus paneles.

La tubería de innovación DER

El impulso por una electricidad más limpia está impulsando el crecimiento en el espacio de la innovación, ya que las empresas desarrollan una gama de soluciones que podrían habilitar y ampliar proyectos como la microrred de Parry Sound. “Hay muchos sueños de lo que podría venir después”, dice Cameron.

La red de empresas e inversores que acuden en masa a este campo está desarrollando tres categorías de tecnologías: aquellas destinadas a reducir la presión sobre las redes existentes; sistemas que aprovechan nuevas fuentes de energía renovable; y plataformas que integran hardware y software para construir microrredes.

Por ejemplo, BrainBox IA ha creado una plataforma impulsada por IA que utiliza sensores inalámbricos desplegados dentro de grandes edificios comerciales para optimizar el consumo de electricidad. “Su edificio ya es una batería”, dice el director ejecutivo Sam Ramadori. “Le estás poniendo energía”. La firma dice que su los clientes pueden reducir del 25 al 29 por ciento de sus costos de electricidad simplemente instalando el software basado en IA, una ganancia de eficiencia que reduce simultáneamente la presión sobre las redes de las grandes ciudades.

Ramadori señala que en ciudades como Nueva York y Boston, las regulaciones locales que exigen mejoras en la eficiencia energética de los edificios grandes están impulsando la demanda de tales tecnologías. “Ese tipo de regulaciones obviamente causan mucho impulso”, dice. “En este momento, estamos en una fase de medición. Veo que se presta mucha atención a las herramientas que necesitamos para medir las mejoras para que podamos rastrear dónde debemos centrarnos”.

Las soluciones de microrred, como la de Parry Sound, Ontario, también se están volviendo comercialmente viables, particularmente en jurisdicciones donde los precios de los períodos pico son altos. A estudio de mercado publicado el otoño pasado por la Asociación Internacional de Microrredes estima que el sector global de microrredes tendrá un valor de US$33 mil millones en cinco años, más de duplica su tamaño de 2020.

Sin embargo, la línea de innovación también incluye tecnologías que aún están en desarrollo, como la carga del vehículo a la red, que permitiría a los propietarios de edificios aprovechar la energía almacenada en las baterías de los vehículos eléctricos estacionados durante los períodos de alto costo. Peak Power, por ejemplo, ha comercializado su sistema de cambio de carga que permite a los propietarios comerciales ahorrar cientos de miles de dólares al año con el almacenamiento de baterías en el sitio. Pero la empresa también es pilotaje una oferta de vehículo a red con el desarrollador de Toronto Dream Unlimited, un servicio que potencialmente permite a los propietarios individuales de vehículos eléctricos vender energía de sus baterías a los edificios donde han estacionado sus automóviles.

Otros buscan reciclar la energía residual como otra forma de complementar las redes locales. Ibraheem Khan, CEO de Extract Energy, ha desarrollado un “motor térmico” utilizando una aleación especializada que puede transformar el calor residual a baja temperatura de los procesos industriales en electricidad.

El calor residual de baja calidad representa un recurso enorme sin explotar: hasta el 65 por ciento de toda la energía generada se va por la chimenea, dice Khan. La tecnología de Extract, agrega, también es «despachable», lo que significa que puede encenderse o apagarse, un elemento crítico en las redes descarbonizadas que deben depender de la energía intermitente de las energías renovables, como la eólica y la solar, así como de la carga base. suministro de energía nuclear e hidroeléctrica que debe fluir a tasas constantes.

Si bien el proceso de Extract aún se encuentra en la fase previa a la comercialización, la empresa realizó una prueba piloto en Last Spike Brewery de Calgary en 2020, pero la compañía está atrayendo la atención de los inversores y lanzará una ronda inicial de $ 20 millones más adelante este año.

A medida que la cuota de mercado de los vehículos eléctricos aumente considerablemente en la próxima década, las empresas de servicios públicos tendrán que recurrir a todas estas soluciones para garantizar que no tengamos que volver a la quema de gas o carbón para impulsar la movilidad sin combustibles fósiles. “La presión en la red aumentará rápidamente”, dice Ramadori de BrainBox. “No nos hemos dado cuenta de que estamos en territorio de recuperación”.