Microgrid: una solución para la independencia energética

La dependencia energética en España sigue siendo un desafío central. En 2022, España importó aproximadamente el 74,4% de la energía consumida, con una alta dependencia de fuentes externas, especialmente de combustibles fósiles, como el petróleo y el gas natural. Esto significa que solo una cuarta parte de la energía consumida fue producida internamente.

Esta realidad no solo aumenta la vulnerabilidad ante las fluctuaciones del mercado energético global, sino que también compromete la estabilidad del suministro, especialmente en situaciones de emergencia, como desastres naturales o crisis geopolíticas. Los apagones masivos en varias partes del mundo ponen en evidencia las limitaciones de las redes eléctricas centralizadas para garantizar un suministro continuo y fiable.

En este contexto, resulta urgente buscar alternativas que ofrezcan una independencia energética sostenible, que permitan reducir dicha vulnerabilidad ante posibles crisis y que apoyen la transición hacia el modelo del futuro de las 4D (digitalizado, democratizado, descentralizado y descarbonizado), donde las energías renovables desempeñan un papel crucial.

Es aquí donde la microgrid se presenta como una solución innovadora y eficaz. Al integrar generación local de energía, sistemas de almacenamiento avanzados y la capacidad de operar desconectada de la red principal, permite a las industrias y a las comunidades energéticas gestionar su propia energía de manera eficiente y resiliente, con el objetivo de responder de forma flexible y sostenible ante desafíos del sistema energético global.

¿Qué es una microgrid o microrred?

Una microgrid o microrred es un sistema energético descentralizado* que tiene como fin garantizar un suministro continuo y fiable de electricidad. Para ello, integra varias fuentes de generación de energía renovable, como paneles solares o turbinas eólicas, junto con sistemas de almacenamiento y mecanismos de control, en la misma zona donde se va a consumir.

* Un sistema energético descentralizado es una estructura de generación y distribución de energía donde la producción se realiza en múltiples ubicaciones pequeñas y locales, en lugar de depender de una planta de generación centralizada, como las grandes centrales eléctricas tradicionales. En estos sistemas, unidades cercanas a los puntos de consumo, como paneles solares en tejados, miniturbinas eólicas en pequeñas comunidades o plantas de biomasa, producen la energía necesaria para satisfacer la demanda.

Tipos de microgrid 

Las microgrids pueden clasificarse según diversos criterios, dependiendo de sus características y aplicaciones. Por ejemplo, pueden diferenciarse por aspectos como los siguientes:

• Tipos de fuentes de generación de energía (renovables e híbridas).
• Tamaño (grandes o pequeñas).
• Propiedad (públicas o privadas). 
• Tipo de aplicación (industriales, comerciales, residenciales e institucionales).

Sin embargo, una de las clasificaciones más relevantes es según su tipo de conexión. En este sentido, atendiendo a este criterio, podemos hablar de microgrids conectadas a la red principal (on-grid) y microgrids independientes (off-grid).

1. Microgrids on-grid

Las microgrids on-grid (o conectadas a la red) operan de forma interconectada con la red eléctrica principal. En este sentido, tienen la tensión y frecuencia de la red fijadas por la “red externa”.

Este tipo de microgrid tiene la capacidad de generar y gestionar la energía de manera local, así como de intercambiar energía con la red eléctrica principal, ya sea inyectando los excedentes o recibiendo suministro cuando es necesario.

Su principal ventaja es que permite una mayor estabilidad y flexibilidad, y optimiza el uso de fuentes de energía locales y renovables. Además, puede desconectarse de la red de forma temporal en situaciones de emergencia o ante fallos en el suministro, funcionando de manera aislada (modo isla).

2. Microgrids off-grid

Las microgrids off-grid (o fuera de la red) operan de manera completamente autónoma, sin conexión a la red eléctrica convencional. Este tipo de microgrid depende exclusivamente de sus propias fuentes de generación y suele incluir sistemas de almacenamiento de energía para garantizar un suministro continuo. 

Por todo ello, las microrredes off-grid pueden configurar su nivel de tensión y frecuencia según los tipos de dispositivos que tengan conectados. En este caso, es el inversor principal de la microrred quien puede establecer este modo de funcionamiento, de manera que el resto de equipos sigan la tensión y frecuencia de la red elegida por el mismo.

Este sistema es común en zonas remotas o donde no es viable una conexión con la red eléctrica principal. En este sentido, su diseño se centra en la autogestión y el balance óptimo entre generación y demanda de energía para garantizar la independencia energética de la zona.

¿Cómo funciona una microgrid?

El funcionamiento de una microgrid puede entenderse como un sistema integrado que engloba la generación, el almacenamiento, la distribución y la gestión inteligente de la energía. 

Para llevar a cabo este proceso, las microgrids operan de la siguiente forma:

1. Generación de energía

La generación de energía en una microgrid se basa en la diversificación de fuentes como las siguientes:

• Fuentes renovables. Los paneles solares, las turbinas eólicas y las turbinas hidráulicas, por ejemplo, son elementos clave de las microgrid modernas debido a su sostenibilidad. 
• Generadores convencionales. Se pueden incluir generadores diésel o de gas natural para ofrecer un suministro continuo en caso de que las fuentes renovables sean insuficientes.
• Cogeneración. Este proceso aprovecha la generación de electricidad y calor utilizable de forma simultánea, aumentando la eficiencia energética del sistema.

2. Almacenamiento de energía

El almacenamiento de energía es esencial para equilibrar la generación y la demanda en una microgrid, especialmente con fuentes intermitentes, como la solar y la eólica, o en momentos de alta demanda. Estas son algunas de las tecnologías más comunes:

• Baterías de litio-ion. Son las más utilizadas por su alta eficiencia y capacidad de respuesta rápida. Permiten almacenar el exceso de energía y liberarla cuando es necesario.
• Volantes de inercia o de almacenamiento térmico. Estos sistemas pueden ofrecer soluciones complementarias en aplicaciones aisladas o fuera de la red.
• Hidrógeno. La conversión de electricidad en hidrógeno verde mediante la electrólisis y su posterior uso en celdas de combustible ofrece una solución de almacenamiento a largo plazo.

3. Distribución de energía

Una vez generada y almacenada, la energía debe distribuirse a los consumidores locales de forma eficiente. El sistema de distribución de una microgrid opera en redes de baja o media tensión, adaptadas al tamaño y a la infraestructura del entorno en el que está instalada. Estos son algunos de los aspectos clave:

• Priorización de la energía local. La microgrid puede dar prioridad al uso de la energía generada localmente, lo que maximiza el aprovechamiento de fuentes renovables y minimiza la dependencia de la red eléctrica principal.
• Interconexión con la red principal. Cuando la generación local no es suficiente, la microgrid puede recurrir a la red pública como respaldo. También puede vender el excedente a la red, mejorando la rentabilidad del sistema.
• Redes flexibles y seguras. Se utilizan tecnologías avanzadas de comunicación y protección para garantizar que la energía se distribuya de manera fiable, segura y eficiente.

4. Control y gestión inteligente

Uno de los aspectos más innovadores de una microgrid es su sistema de control y gestión inteligente. Este sistema monitoriza en tiempo real tanto la generación como el consumo , permitiendo que la microgrid opere de manera autónoma y optimizada. Estas son algunas de sus principales funciones:

• Operación en modo on-grid y off-grid. La microgrid puede funcionar conectada a la red principal (on-grid), permitiendo el intercambio de energía, o desconectarse y operar en modo isla (off-grid) durante interrupciones de la red o para maximizar el uso de energía local.
• Balance de carga y optimización de recursos. Mediante algoritmos avanzados y sistemas de monitoreo en tiempo real, la microgrid gestiona el uso de las fuentes de energía de manera eficiente. Esto incluye decisiones como cuándo descargar baterías, utilizar generadores o reducir el consumo en momentos críticos.
• Sistemas de automatización. Permiten que la microgrid reaccione rápidamente a cambios en la demanda o en la generación, por ejemplo, para ajustar el flujo de energía o aislar partes del sistema en caso de fallos.
• Inteligencia artificial (IA). Esta tecnología facilita el aprendizaje y la optimización continua de la operación de la microgrid, anticipando demandas futuras y gestionando los recursos de forma eficiente.

Ventajas de la microgrid

Las microgrids destacan como soluciones innovadoras y versátiles que ofrecen múltiples beneficios, desde el ahorro económico y la reducción de emisiones hasta la creación de empleo y la independencia económica. A continuación, detallamos algunas de las principales ventajas de las microgrids:

Ahorro de costes energéticos

Al integrar fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, las microgrids permiten reducir la dependencia de los combustibles fósiles y de la red eléctrica convencional, lo cual también contribuye a la disminución de los gastos operativos. Además, el uso de tecnologías avanzadas de gestión de energía y almacenamiento permite optimizar el uso de recursos locales, almacenando energía durante los periodos de baja demanda y liberándola durante los picos de consumo. Esto minimiza la necesidad de comprar electricidad a la red externa a precios más elevados y, a largo plazo, puede contribuir a un ahorro energético del 10% aproximadamente.

Reducción de emisiones contaminantes

Al fomentar el uso de energías limpias, como la solar, eólica y cogeneración eficiente, las microgrids reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. En entornos donde la energía convencional depende del carbón, el petróleo u otros combustibles fósiles, ayudan a mitigar el cambio climático y aligeran la carga ambiental. Por ejemplo, una microgrid como la de Puente la Reina puede llegar a evitar la generación de hasta 143 toneladas de CO₂ anualmente.

Mayor fiabilidad en la instalación y resiliencia operativa

Las microgrids aseguran un suministro de energía confiable para instalaciones críticas, como hospitales y centros de datos. Su capacidad para operar de forma autónoma en modo isla (off-grid) les permite mantener su funcionamiento incluso aunque haya cortes de suministro en la red principal. La diversidad de fuentes de energía locales y los sistemas de almacenamiento les permite responder rápidamente a fluctuaciones y fallos, algo ideal para zonas vulnerables a desastres o con una infraestructura poco fiable.

Fomento de la creación de empleos

El despliegue de microgrids impulsa la economía local al crear empleos en instalación, operación y mantenimiento de infraestructuras energéticas , especialmente en áreas rurales o remotas. La autonomía energética también fomenta nuevas oportunidades económicas y refuerza la cohesión social mediante empleo sostenible.

Independencia energética

Las microgrids ofrecen a industrias y comunidades energéticas mayor autonomía frente a la red centralizada, permitiéndoles gestionar y controlar su propia energía. Esto reduce la vulnerabilidad a fluctuaciones de precios y asegura una mayor estabilidad económica, minimizando el impacto de interrupciones o variaciones en el suministro de la red.

La importancia de la microgrid para la independencia energética 

En el 2020, la capacidad de generación eléctrica descentralizada era de tan solo 5 GW. Sin embargo, se proyecta que esta cifra alcance los 20 GW en 2028 gracias a la adopción de las microgrids. Asimismo, se estima que, para el 2025, este modelo representará el 30% de la generación total del país. Unos datos que señalan un crecimiento que apunta a una transformación profunda del sistema energético, impulsada por la necesidad de reducir la dependencia de infraestructuras centralizadas, vulnerables a interrupciones, a las fluctuaciones de precios y a la integración de energías renovables intermitentes.

Todo esto convierte a las microgrids en un componente esencial para lograr el modelo energético del futuro, capaz de satisfacer las necesidades de un mundo cada vez más digitalizado y descarbonizado, y donde el rol del consumidor pasa a ser fundamental. En este sentido, el consumidor tradicional evoluciona para convertirse en un prosumidor: un actor que no solo consume energía, sino que también la produce, la gestiona y la intercambia activamente en el mercado energético. Esto no solo permite obtener ingresos adicionales al prosumidor, sino que también optimiza el uso de los recursos energéticos, ajustando su comportamiento según los precios del mercado, la demanda o las necesidades de la red. 

Se trata de un nuevo paradigma que no solo empodera al ciudadano al darle mayor control sobre su consumo y producción energética, sino que también contribuye a la estabilidad de la red , ayudando a gestionar la intermitencia de las energías renovables. Y es que, a medida que más usuarios se convierten en prosumidores, el sistema energético en su conjunto se vuelve más resiliente, sostenible y adaptable a los cambios, respondiendo eficazmente a las demandas de una sociedad que avanza hacia la neutralidad de carbono.

En Cuerva llevamos más de 80 años trabajando para lograr un modelo de consumo energético sostenible y que responda a la nueva demanda eléctrica. Por ello, además de ser expertos en energías renovables, como la solar, eólica e hidráulica, ayudamos a las empresas a que tengan un papel clave en su manera de producir y consumir energía con contratos y acuerdos de compraventa de energía, basados en el modelo PPA. Todo ello sin inversión inicial ni riesgos.

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