IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Enero/Febrero 2017 - 26

la demanda de calefacción puede controlarse mediante la
reducción de la necesidad de bombas de calor o de almacenamiento de calor.
La integración de AD en este HES se justifica de cuatro
maneras distintas.
✔✔ En primer lugar, aunque la AD requiere calor, el calor
necesario es de baja intensidad, oscila entre los 30 y
los 38 °C y se puede extraer de una gran variedad de
procesos que incluyen bombas de calor y cogeneraciones. Esto distingue a la AC en comparación con el
procesado de biomasa mediante gasificación o pirólisis porque estos dos últimos métodos requieren de
calor de alta intensidad.
✔✔ En segundo lugar, muchas regiones atractivas para
el desarrollo de energía eólica (por ejemplo, en Estados Unidos, el "cinturón" medio oeste norte y sur
desde más o menos Wyoming, en la parte occidental,
hasta Illinois, en la parte oriental) también son altamente agrícolas con una gran variedad de materias
primas de biomasa, incluidos desechos animales, forraje de hierba y maíz y cereales (por ejemplo, trigo
y triticale). Así, mientras crezca la penetración de
la energía eólica y solar, también lo hará la necesidad de flexibilidad de estas regiones, una necesidad
que podrían colmar los HES mediante un recurso
de biomasa autóctono de la región. Aunque hay más
de 11,000 plantas de AD en Europa y 2.100 en Estados Unidos, el potencial para la digestión de la
biomasa agrícola permanece subutilizado. La mayoría de instalaciones de EE. UU. (unas 1.880) están
asociadas con plantas de tratamiento de aguas residuales o proyectos de gas residual; solamente 247 son de
granjas y, por ello, hacen uso de la biomasa agrícola.
✔✔ En tercer lugar, si la entrada de materia prima se descompone de forma natural, como en el proceso biológico que ocurre en la AD, entonces emitiría metano
directamente a la atmósfera. Teniendo en cuenta que
el potencial de calentamiento global del metano es,
por lo menos, 21 veces mayor que el de CO2 liberado
si se usa AD, entonces el funcionamiento de AD puede representar una reducción importante de las emisiones de gases de efecto invernadero.
✔✔ Por último, la inversión en AD proporciona una cobertura efectiva contra la volatilidad de precio de gas
natural a largo plazo, una manifestación de la flexibilidad económica de HES.
Otro ejemplo de un HES es un híbrido de calderas de gas
y bombas de calor que utiliza tanto gas como electricidad
para abastecer de calor las zonas residenciales. La integración inteligente de estos calentadores permite cambios en
tiempo real entre los diferentes combustibles para responder
a las condiciones del sistema. Por ejemplo, los calentadores
híbridos pueden cambiar de gas a electricidad para producir
calor en momentos en los que haya un exceso de electricidad
renovable en la red energética; por el contrario, en momentos
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de demanda máxima de electricidad, pueden cambiar de
electricidad a gas. La implantación a gran escala minimiza
la expansión de la capacidad eléctrica comparada con la
implantación de bombas de calor de un solo combustible y
reduce los costos anticipados para los consumidores debido
que la costosa bomba de calor se puede reducir. Tal implantación también ayuda a la descarbonización y reduce la dependencia del gas natural en comparación con las calderas de gas
de un solo combustible. La flexibilidad técnica se encuentra
limitada por la comodidad del consumidor, que depende de
preferencias personales, así como de las características del
edificio. Un estudio de la inversión de esta tecnología para
Irlanda indica que su despliegue es rentable y permite reducciones de costos a lo largo y ancho del sistema en comparación con la implantación de solo bombas de calor o calderas.
Un tercer ejemplo de HES se basa en los electrolizadores, que están alimentados con electricidad y producen gas
natural sintético e hidrógeno. Estas salidas se pueden almacenar localmente, obtener alimentación de la red de gas o
emplearse como combustible o materia prima. El exceso de
energía eólica que, si no se hubiera restringido, puede usarse
para poner en funcionamiento un electrolizador y producir
hidrógeno. El hidrógeno que resulta se puede utilizar como
combustible para el transporte o como materia prima para
la industria. Opcionalmente, se puede inyectar el hidrógeno
directamente al sistema de gas o se puede procesar en gas
natural sintético. La concentración admisible del hidrógeno
para la inyección directa en la rejilla del gas está limitada
principalmente por el equipo de la combustión del gas porque
las diversas características de la combustión del hidrógeno
conducen a velocidades de llama y reactividad, mientras que
el hidrógeno hace que la tubería sea más frágil. Este HES
permite el almacenamiento de exceso de electricidad renovable en combustible gaseoso, proporcionando así acceso a
una gran variedad de capacidades de almacenamiento de la
infraestructura del gas. La red de gas ofrece capacidades de
almacenamiento de todos los marcos de tiempo, desde los
ciclos diarios como líneas de carga hasta el almacenamiento
soterrado de temporada a temporada y, por ello, es mucho
más flexible que cualquier otra tecnología de almacenamiento. Por lo tanto, esta HES proporciona una flexibilidad
operativa considerable, sin embargo, su potencial económico
depende en gran parte del diferencial de precios entre la energía eólica y la de hidrógeno, así como entre el hidrógeno y
el gas natural. Además, el costo del electrolizador hace que
su implementación resulte prohibitiva actualmente. Se han
construido unas pocas plantas piloto en Alemania desde 2013
con la ayuda tanto de la industria como del gobierno. El operador del sistema danés espera contar con sistemas de electrolizadores, antes de 2030, para proporcionar flexibilidad.

Beneficios de la Implementación de
HES a Gran Escala
La flexibilidad económica resultante de la implementación
de HES a gran escala se manifiesta por un aumento en la
enero/febrero 2017

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