SINNOGENES impulsa la energía local con hidrógeno en Walqa (Huesca)

La continua descarbonización del sector energético mediante fuentes de energía renovables ofrece oportunidades para los sistemas energéticos locales (LES) y retos para las redes eléctricas existentes. Las regiones continentales, como los pueblos aislados, las ciudades pequeñas o los distritos urbanos, a menudo tienen problemas con conexiones de red débiles o inexistentes.

SINNOGENES se centra en desarrollar un marco completo de metodologías, herramientas y tecnologías (SINNO energy toolkit) que ayude a la transición hacia la energía limpia aportando soluciones innovadoras de almacenamiento de energía y generación flexible de electricidad, al tiempo que garantiza la compatibilidad de los sistemas y los estándares de almacenamiento de energía distribuida para la participación en los mercados de flexibilidad.

SINNOGENES aprovechará las ventajas que ofrece cada tecnología innovadora de almacenamiento para proporcionar una cartera de servicios de flexibilidad. Esto se demostrará en seis proyectos piloto diferentes que tendrán lugar en Portugal, España, Alemania, Grecia y Suiza, mientras que un análisis detallado de escalabilidad y replicabilidad demostrará el amplio impacto de las innovaciones del proyecto SINNOGENES a nivel paneuropeo.

Uno de los pilotos españoles se encuentra en el Parque Tecnológico Walqa, en el noreste de España, cerca de los Pirineos. El parque tecnológico, una iniciativa del Gobierno de Aragón, incluye cuatro edificios que se alquilan y varios otros que son propiedad de empresas privadas, dando trabajo a unas 700 personas. A pesar de su limitada conexión a la red nacional, Walqa se beneficia de la generación in situ de energía renovable, incluidos aerogeneradores y paneles fotovoltaicos, y sirve de campo de pruebas para tecnologías de producción de hidrógeno.

El Parque Tecnológico Walqa cuenta con una gran producción de energía renovable. Para maximizar este recurso, minimizar el excedente de energía no utilizada y reducir los costes de adquisición en el mercado de la red eléctrica, se ha desarrollado un caso de uso en el marco del proyecto europeo SINNOGENES.

Esta iniciativa permite desarrollar las herramientas necesarias para optimizar la gestión energética y mejorar la eficiencia. La Fundación Hidrógeno Aragón evaluará, en un entorno operativo, la eficacia de combinar nuevas soluciones de almacenamiento de energía basadas en el hidrógeno en sistemas y redes energéticas, con el objetivo de mejorar el rendimiento de la red proporcionando servicios de flexibilidad. Esto implicará la gestión de activos energéticos y la integración de soluciones de almacenamiento de hidrógeno dentro del sistema de red de electricidad-hidrógeno para un funcionamiento óptimo.

Visión general del caso de demostración

El caso de uso implica la integración de tecnologías Power-to-Gas dentro de una Comunidad Energética Local (LEC).

La LEC utiliza electrolizadores para gestionar la generación fluctuante de energía renovable y garantizar su utilización óptima. Los electrolizadores producen hidrógeno durante los periodos de excedente de energía renovable, que se almacena y posteriormente se utiliza para abastecer una estación de repostaje de hidrógeno (HRS) para repostar vehículos impulsados por hidrógeno.

Para lograr el objetivo, el caso de uso emplea un módulo de despacho automatizado que controla dinámicamente la potencia de salida de los electrolizadores. Esto permite al LEC equilibrar la producción de energía renovable, garantizando que el exceso de energía se convierta en hidrógeno para su almacenamiento y posterior uso en el HRS.

El módulo de despacho tiene en cuenta la disponibilidad de fuentes de energía renovables, los requisitos de producción de hidrógeno para el HRS y los precios de la electricidad en el mercado mayorista para tomar decisiones óptimas sobre la compra y venta de energía. Se está desarrollando el modelo de sistema para el despacho óptimo, teniendo en cuenta la dinámica de los equipos (como los tiempos de respuesta, los estados intermedios de funcionamiento y los niveles e intervalos de recarga), así como la degradación y la eficiencia. Además, se está integrando un módulo de previsión del precio del mercado mayorista de la electricidad, basado en factores históricos explicativos de la demanda y la oferta (por ejemplo, precios del petróleo, precios del gas, mercados de futuros históricos OMIE y OMIP).

Mediante la gestión eficaz del potencial de conversión de la electricidad en gas, el caso de uso pretende mejorar la eficiencia de la LEC, aumentar la flexibilidad de la red eléctrica y maximizar la utilización de los recursos energéticos renovables. Demuestra la integración de soluciones de almacenamiento en el sistema energético y la utilización rentable y sostenible de las energías renovables a través de las tecnologías Power-to-Gas.

Retos y soluciones

Durante el desarrollo de la solución se han planteado varios retos, como:

Garantizar la compatibilidad: Abordar la compatibilidad entre la tecnología desplegada y la infraestructura existente en la Fundación Hidrógeno Aragón, lo que implica diferencias en los estándares de infraestructura, protocolos de comunicación y especificaciones técnicas. Estos retos se han resuelto realizando evaluaciones detalladas y colaborando estrechamente con las partes interesadas locales para subsanar las deficiencias de infraestructura desarrollando estrategias de adaptación que garanticen una integración perfecta.

Pérdidas de conexión a la red: Esto causó dificultades en la lectura y registro de datos. Este problema está siendo resuelto por los técnicos en estrecha colaboración con los gestores de la infraestructura para mejorar la estabilidad y fiabilidad de la red.

Optimización ineficiente del código de la herramienta: Esto provocó un rendimiento más lento e imprecisiones en algunos resultados. El equipo de desarrollo de software ha solucionado este problema mejorando y depurando el código, y reescribiendo algunas partes del código HTML para aumentar la eficacia y la velocidad.

Sin embargo, estas dificultades se han mitigado reforzando el caso de uso y aumentando la confianza en el rendimiento del sistema.
La solución propuesta se basa en los resultados obtenidos en el proyecto europeo E-LAND, en el que se desarrolló una primera aproximación a la monitorización del parque. Sobre esta solución se ha construido una plataforma de visualización 3D junto con una plataforma blockchain, mejorando la arquitectura existente en combinación con los cuatro módulos que se describen a continuación.

Para lograr un despacho óptimo, se están desarrollando cuatro módulos:
Módulo 1: Herramienta del mercado eléctrico. Este módulo ya se ha desarrollado e implantado. Genera una estimación del precio de la energía en el mercado mayorista, con una precisión de una hora durante algunos días, en función del almacenamiento de hidrógeno disponible.

Módulo 2: Construcción de una predicción de la carga del HRS. Las cargas eléctricas y de hidrógeno no sólo se leen y visualizan, sino que también se predicen para optimizar su uso en los próximos días.

Módulo 3: Motor de optimización. El motor de optimización emplea un módulo de despacho automatizado que controla dinámicamente la potencia de salida de los electrolizadores. Esto permite a LEC equilibrar la producción de energía renovable, garantizando que el exceso de energía se convierta en hidrógeno para su almacenamiento y posterior uso en el HRS. El módulo de despacho tiene en cuenta la disponibilidad de fuentes de energía renovables, los requisitos de producción de hidrógeno para el HRS y los precios de la electricidad en el mercado mayorista para tomar decisiones óptimas en cuanto a la compra y venta de energía.

Módulo 4: Acuerdos de compra de energía y módulo de sostenibilidad. Este módulo permite hacer un mejor uso de la energía producida distribuyéndola entre los distintos consumidores de electricidad, de modo que no sólo puedan beneficiarse de una reducción en la factura eléctrica, sino que también tengan un impacto positivo en la reducción de las emisiones de CO2 gracias a la menor demanda del mercado eléctrico nacional.

El desarrollo de la herramienta, que permitirá la gestión de las energías renovables, la visualización de los datos de potencia y carga de hidrógeno y la integración de todos los módulos, está muy avanzado, y los resultados se presentan a continuación:

Aplicación

El caso de uso se está desarrollando en el Parque Tecnológico Walqa.
Desde el inicio del proyecto, el trabajo realizado se ha centrado en el desarrollo de la plataforma Blockchain (INYCOM) basada en la iniciativa RE100. Se trata de crear los códigos de cadena necesarios para aplicar esta tecnología a la trazabilidad del origen de la energía renovable aplicada a los diferentes activos existentes en el Demo Site 3, es decir, Huesca.

La plataforma está operativa e integrada en la solución que se está desarrollando para la herramienta. Paralelamente, se han formado dos grupos de trabajo, uno centrado en la actualización del hardware y puesta a punto de la infraestructura física del piloto, y otro centrado en la mejora de la arquitectura del sistema existente.

Paralelamente, el equipo de INYCOM ha trabajado en los desarrollos necesarios para la conexión con SINNO MIDDLEWARE según el caso de uso, desplegando y configurando una instancia para el conector con el Sinno Toolkit.

En relación al hardware, se ha actualizado la lista de equipos en línea con las últimas mejoras en la infraestructura de la FHa, realizando las visitas pertinentes (INYCOM) para la instalación de sensores y equipos, siendo los cambios implementados los siguientes:

• Los aerogeneradores se encuentran en fase de modificación, estando prevista su conexión al sistema cuando estén operativos (prevista para el último trimestre de 2024).

• Se ha instalado un nuevo analizador para controlar los paneles solares de autoconsumo recién instalados (marzo de 2024).
• Se ha instalado un electrolizador de 80 kW (FHa) y su correspondiente analizador (INYCOM) para su monitorización. Asimismo, se ha verificado la correcta integración del electrolizador de 15 kW en el sistema.
• En cuanto a los sistemas de almacenamiento de H2, se ha verificado el correcto funcionamiento de los sensores de presión, visualizándose actualmente todo el sistema correctamente con cuatro sensores (buffer, alta, media, baja presión) (INYCOM).
• Se ha verificado el correcto funcionamiento del analizador que monitoriza el HRS de 350 bar, estando prevista la instalación de los equipos necesarios para su inclusión en el sistema una vez instalado el nuevo HRS de 700 bar (INYCOM).
• Se han instalado nuevos sensores de temperatura y humedad en el interior de las salas próximas al HRS, así como en el exterior, junto con el Gateway correspondiente (INYCOM). Todas estas nuevas señales se han conectado al SGA, así como a la base de datos asociada.

En relación con la mejora del software y la arquitectura del sistema, INYCOM ha mejorado significativamente la solución existente rediseñando y mejorando por completo la arquitectura. La solución actual se basa ahora en una arquitectura robusta y segura. Entre las principales tareas realizadas figuran las siguientes:

• Integración de la plataforma Blockchain: Desarrollo de vistas front-end y paginación e integración con la API de Blockchain para la consulta de datos.
• Integración de dispositivos para la Demo 3 (Huesca): Modificados e instalados scripts en los dispositivos utilizados en el sitio demo para permitir su integración con la plataforma Blockchain.
• Pruebas de integración con Blockchain: Realización de pruebas exhaustivas para garantizar la perfecta integración con la plataforma Blockchain.
• Migración a AWS.
• Gestión de canalizaciones: Gestión de despliegues desde entornos de desarrollo a producción y ejecución de pruebas de validación.
• Adaptación del front-end: Adaptación del front-end para alinearlo con los nuevos requisitos y mejoras de la arquitectura.
• Implementación del sistema de notificación por correo electrónico: Desarrollado un sistema que envía alertas cuando se producen caídas de conexión de los dispositivos que están enviando datos activamente. El sistema comprueba diariamente a medianoche y notifica si no se han enviado datos en las últimas 24 horas.

En los últimos meses se han verificado e instalado varios analizadores. El HRS 700 está aún en periodo de pruebas y todavía no suministra vehículos, pero se espera que entre pronto en servicio y permita aumentar el número de vehículos suministrados. El sistema de control se está desarrollando en consonancia con todos los sistemas de medición y comprobación de medidas y cálculos.

Resultados e impacto

Queda mucho por hacer, pero el proyecto está respondiendo muy bien a las expectativas iniciales. Se han alcanzado varios hitos, como los que se presentan a continuación:

• Mayor consumo de energía,
• Aumento del autoconsumo y la autosuficiencia,
• Reducción de la necesidad de energía de la red española,
• Buscar los KPI’s y ver lo que se esperaba obtener y decir lo que ya se ha conseguido.

«Nuestro centro piloto está situado en un parque tecnológico con diferentes partes interesadas. Está en el límite de la red eléctrica de distribución española, lo que significa que puede sobrecargarse fácilmente. Hay una importante penetración de generación local mediante energías renovables, principalmente solar fotovoltaica y molinos de viento», dice Pilar Gascón, responsable del piloto del Parque Tecnológico Walqa en España.

Explica que el piloto español busca probar diferentes soluciones para aumentar la monitorización de los diferentes activos y los sistemas inteligentes -para controlar todos los activos de forma coordinada, mejorando no sólo la eficiencia energética sino también el ahorro de gasto en energía generada fuera del parque tecnológico en combinación con la gestión HRS y el despacho óptimo.