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por hogar. La flexibilidad de los calentadores híbridos posibilitó el sistema de energía a menor costo.
Ventajas de las Calderas Eléctricas en la Disminución
de la Reducción de la Energía Eólica en el Norte de
China

En las provincias del norte de China, se redujo el 20~40% de
la energía eólica en 2015 debido al funcionamiento inflexible de las plantas de cogeneración (CHP, por sus siglas en
inglés) a carbón. En invierno, estas plantas deben funcionar
a casi toda su capacidad para satisfacer la demanda para la
calefacción de edificios (entregada como agua caliente a través de sistemas de calefacción urbanos) y deben producir
electricidad al mismo tiempo. Combinado con un alto rendimiento de las plantas de energía eólica, a menudo provoca
una sobreoferta de electricidad y que las plantas de energía
eólica deban reducirse. Una serie de estudios numéricos analizó el uso de almacenamiento térmico y bombas de calor
para aumentar la flexibilidad del sistema. Los resultados
demostraron una disminución significativa en la reducción
de la energía eólica. Por otro lado, las bombas de calor con
fuentes de aire sufren un bajo rendimiento en las condiciones frías de invierno del norte de China y no pueden ser una
opción económica.

Algunas Experiencias del Mundo Real
y Aplicaciones
Dinamarca es uno de los principales países en la integración
de grandes cantidades de energía eólica. En 2015, los aerogeneradores produjeron el 42% de su electricidad. Aparte de
sus grandes interconexiones a los países vecinos, sus redes
de calefacción urbanas habilitaron la integración de energía
eólica. Estas redes pueden almacenar el exceso de producción de energía eólica a través de una combinación de calentadores eléctricos y almacenamientos de calor. Mientras
tanto, las plantas de cogeneración pueden funcionar cuando
no hay suficiente electricidad disponible a bajo precio.
En los edificios de viviendas, los termostatos inteligentes pueden dar funcionalidad más allá del control de temperatura y tiempo de uso. La comunicación con internet
o un agregador permite la utilización de los precios de la
energía eléctrica y los pronósticos meteorológicos. Mientras tanto, la inteligencia de modelado según los residentes
puede tener en cuenta las necesidades reales de los residentes en el esquema de control. Por ejemplo, el algoritmo
de control predicitivo basado en modelos (MPC, por sus
siglas en inglés) puede hacer uso de la información adicional para utilizar mejor los precios más bajos de energía y
mejorar la eficiencia energética. Desde la perspectiva de los
sistemas de energía, esto aparece como una mayor flexibilidad. Empresas como BuildingIQ o QCoefficient aplican
el MPC cuando se explotan las variaciones de eficiencia de
enfriamiento debido a la temperatura ambiente para lograr
ahorros de energía sin afectar excesivamente al confort
de los residentes. En el Gráfico 9 se muestra un ejemplo
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de control basado en un termostato inteligente donde el
termostato inteligente Nest realizó una neutralización de
picos de gran escala al enfriar previamente los edificios
residenciales estadounidenses.
En 2011, China inició una serie de proyectos piloto que
sustituyen las calderas eléctricas por calderas de cogeneración alimentadas con carbón en la provincia de Jilin. Las
calderas eléctricas suelen utilizar los excedentes de producción eólica como fuente de energía. Desde el 2015, el proyecto se ha extendido a todas las provincias del norte, como
Hebei, Liaoning, Mongolia Interior y Xinjiang. Las calderas
eléctricas están equipadas con tanques de agua capaces de
proporcionar de 10 a 15 horas de almacenamiento.

Conclusiones
La calefacción y la refrigeración ofrecen un potencial de
flexibilidad considerable para sistemas de energía. Gran
parte de ello podría llegar a ser rentable como la proporción de los aumentos de producción variables e inciertos.
Al mismo tiempo, la electrificación de la calefacción ofrece
una posibilidad para la descarbonización del sector de la
calefacción. Sin embargo, la imagen no es toda de color de
rosa. La estacionalidad en las necesidades de calefacción
de ambientes hace que sea una fuente menos atractiva de
flexibilidad. Por otro lado, la flexibilidad de la calefacción
podría complementarse parcialmente con la flexibilidad de
la refrigeración o de cargas más estables en el sector industrial. Al mismo tiempo, el sector industrial es muy diverso y
requerirá investigación elaborada para comprender el verdadero potencial de flexibilidad en los procesos industriales de
consumo de calor.

Agradecimientos
H. Madsen agradece el apoyo de CITIES (Centro de Sistemas de Energía IT-inteligentes, DSF 1305-00027B). G. Strbac agradece el apoyo del proyecto financiado por el Consejo
de Investigación del Reino Unido "Almacenamiento de energía para las redes con bajas emisiones de carbono". Universidad de Tsinghua agradece el apoyo de la Fundación Nacional
de Ciencias Naturales de China (51620105007). S. Heinen
agradece el apoyo del Fonds National de la Recherche,
Luxemburgo (referencia del proyecto 6018454) y de CITIES
(DSF 1305-00027B / DSF). J. Kiviluoma agradece el apoyo
del programa FLEX-e financiado por TEKES.

Lecturas Complementarias
D.Patteeuw, K. Bruninx, A.Arteconi, E.Delarue, W.D'Haeseleer y L Helsen, "Integrated modeling of active demand
response with electric heating systems coupled to thermal
energy storage systemsx", Appl. Energy, vol. 151, pp.306-319,
ago. 2015.
S. Heinen, D.BurkeyM. O'Malley, "Electricity, gas, heat
integration via residential hybrid heating technologies: An
investment model assessment", Energy, vol. 109, pp. 906-919,
ago. 2016 .
enero/febrero de 2017

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