Evaluación del uso inteligente de los recursos de los vehículos eléctricos para optimizar la producción de energías renovables

Abstract

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (Riunet)

[ES] La transición energética está orientada hacia un mayor respeto por el medio ambiente, lo que condiciona las decisiones a favor de medios de transporte limpios, y un desarrollo de las energías renovables en la mezcla energética francesa. El desarrollo de estas producciones, particularmente las energías fotovoltaica y eólica, plantea el problema de su carácter intermitente, para la gestión del equilibrio entre consumo y demanda eléctrica. En paralelo, podemos observar que el mercado de los vehículos limpios y particularmente, la cifra de vehículos eléctricos e híbridos, sigue en aumento. Además de las ventajas ecológicas, económicas y de confort, que posee esta tecnología, continúa habiendo puntos mejorables. Los atributos como precio, autonomía y disponibilidad de recarga, tienen que ser desarrollados más allá de los presentes límites. Cabe destacar también, la cuestión del impacto derivado de los vehículos sobre la red eléctrica, y particularmente, por consecuencia de las recargas que serán realizadas durante las puntas de consumo, cuando el delicado equilibrio entre consumo y producción resulta más difícil de gestionar. Por lo tanto, se puede observar un lazo entre ambas tecnologías limpias que son los vehículos eléctricos, grandes consumidores de electricidad y las energías renovables, con producción intermitente y no controlable o aleatoria. En este informe, nos disponemos a evaluar el potencial del uso de las recargas y descargas de los vehículos eléctricos, como consumo diferido o medio de almacenamiento, para contribuir a la optimización de la gestión de la red. Específicamente, para contrabalancear la sobreproducción de las energías intermitentes o ayudar la red durante las puntas. Para esto, haremos dos modelizaciones, una del funcionamiento de las producciones energéticas y otra, con la disponibilidad de las recargas de los vehículos eléctricos. Nos basaremos sobre los datos de producción, de consumo y del precio de la electricidad del año 2012 en Francia. Una encuesta sobre el uso del vehículo eléctrico, muestra que este medio de transporte era usado de igual manera que el vehículo térmico, y más a menudo que este. Así, con las estadísticas de uso globales de la Encuesta Nacional sobre el Transporte 2008, se estableció un modelo del uso típico, del cual se destacan varios puntos interesantes. Los vehículos están estacionados casi más de 80% del tiempo y más a menudo en domicilio. La distancia máxima recorrida sin recargar es 78km. La distancia media recorrida por día es de 30 km se recorren unos 30 km por día. Las características de las baterías y del vehículo actuales son, una capacidad media de 20kWh para un consumo de 16kWh/100km. Así, el consumo medio es de 4,7kWh por día. El número de vehículos eléctricos en circulación en Francia en 2013, era del orden de 10.000. Esto representa un consumo de 15GWh por año, lo que no es suficiente para causar un impacto significativo, sobre el consumo total en Francia de 550TWh. De la misma manera, las producciones renovables, representan sólo una parte mínima de la mezcla energética. Así, hemos establecido 3 escenarios de evolución de la mezcla energética, basándonos sobre las predicciones del gestor de redes. El escenario de evolución media en 2020 y 2030, esta contrastado por un escenario más optimista, con un fuerte desarrollo de las energías renovables en 2030, que llamaremos ¿Nuevo Mix¿. También tenemos 2 hipótesis de evolución, normal y optimista, del mercado de los vehículos 100% eléctricos individuales en 2020 (165 000VE y 386 000VE) y en 2030 (636 000 VE y 1 587 000 VE). Finalmente, confrontamos estas modelizaciones para los diferentes escenarios y conseguimos obtener los resultados siguientes. Se muestra que el ahorro generado con una recarga diferida cuesta unos 40¿/vehículo/año, es decir 50,1%, frente a un uso normal de la recarga. Según los diferentes escenarios, el consumo diferido es pertinente, entre 50% y 60% del tiempo, frente a las necesidades de recarga anual de cada vehículo. Entonces, en los escenarios, se puede ahorrar desde un 25% a 30%, del precio de la electricidad, si se utiliza una recarga inteligente (diferida) en vez de un uso normal. En el caso más realista (escenario Median 2020 con aproximadamente 165000 vehículos), para 3 698GWh de necesidad, se logra cumplir 165GWh (4%) de consumo diferido, y 469 GWh (13%) con el uso en medio de almacenamiento. Para el caso más optimista (Nuevo Mix 2030 con alrededor de 1 550 000 vehículos), para 12 863 GWh de necesidad de consumo, se logra cumplir 614 GWh (5%) con el consumo diferido y 2442 GWh (19%) con el uso en medio de almacenamiento. El consumo permite aprovechar de las sobreproducciones, pero existen algunos límites, y especialmente una falta de concordancia de tiempo. Las sobreproducciones, ocurren principalmente entre los meses de abril y octubre, para potencias dispares, y a veces para varios días seguidos. Al contrario, el consumo del los vehículos eléctricos, tiene un ciclo diario (o de 3 días al máximo) y es aún escaso. De esta forma, se necesita un gran número de vehículos para contrabalancear suficientemente estas sobreproducciones. Aunque la mayoría de las recargas se haga con estas sobreproducciones. Para mejorar el uso de este recurso, se pueden utilizar las baterías para enviar energía a la red en los momentos adecuados, como por ejemplo, durante las puntas. Las puntas ocurren más a menudo en invierno (por culpa del frio). Con su uso como medio de almacenamiento, se puede aprovechar del vehículo eléctrico todo el año y consumir más energía de manera inteligente. Las variaciones de producciones intermitentes y de consumo, tienen influencia sobre el precio de la electricidad. Con la modelización basada en los datos de precio y producción de 2012, se ha mostrado que haciendo la recarga de manera inteligente, permitiría lograr un ahorro de 50% sobre el precio de la electricidad, frente a la recarga normal. Con el uso de la descarga durante las puntas, se logra obtener un beneficio de hasta 75¿ por vehículo, o 41% del precio pagado por la electricidad, dependiendo de la cantidad de energía suplementaria intercambiada con la red. Finalmente, se recuerda que la modelización está basada en hipótesis cuya fiabilidad no fue asegurada. Los datos de previsiones están sometidos a cambios con el paso del tiempo. Pero el estudio permite tener un orden de magnitud interesante, sobre el potencial del uso del vehículo eléctrico como medio de almacenamiento.