Comunidad Energética Local

[Facthor]

Propuesta para Endesa de un proyecto a implantar en la Central Térmica de Carboneras (Almería) para convertirla en un centro de producción y exportación de Amoniaco, así como en un sistema de gestión de una Comunidad Energética Local que genere electricidad a todo el pueblo de Carboneras (7.000 Hab)

Se admiten sugerencias y críticas (constructivas o no)

Saludos

Juan

TSER - ENDESA

COMUNIDADES ENERGÉTICAS LOCALES

INTRODUCCIÓN

La evolución de los precios de la Generación fotovoltaica, Eólica, Baterías y Amoniaco hasta la fecha y en la próxima década permiten avistar una disrupción del sector energético.





Denominamos SEBA al sistema de energía eléctrica 100% renovable, con elementos de generación, almacenamiento y respaldo: Sol, Eólica, Baterías y Amoniaco.

Características de SEBA:

    • Generación de Energía Tser, exceso de electricidad con coste marginal casi cero.
    • Sistema SEBA implantable escalarmente en ubicaciones geográficas: Comunidades de vecinos, Pueblos, Comarcas, Provincias, CCAA, Países.
    • SEBA permite la creación de Prosumidores: clientes que generan, almacenan y consumen energía eléctrica mediante un sistema distribuido y colaborativo de la misma.
    • Beneficios sociales, económicos, políticos y ambientales
    • Nuevos modelos de negocio en empresas asíncronas:
        ◦ Generación de Amoniaco, Desalinización de Agua, Minado de monedas digitales, Gestión y Reciclaje (Aguas, Residuos Sólidos, Alpeorujo), Procesos industriales y Químicos (Cementeras), Frio/Calor y ACS.
    • Electrificación de la Economía: Movilidad/Transporte, Aerotermia/Geotermia, Procesos Industriales, Agricultura, …

GENERACIÓN AMONIACO

Se propone un sistema basado en: Desalinizador de Agua, Electrolizador H2, Separador de N2 y Reactor de Haber Bosch.
El consumo energético del proceso de producción es de 14,4 Kwh/Kg de amoniaco.
La propuesta es crear un punto de Generación y Exportación de Amoniaco.

MISIÓN
Crear un sistema energético 100% Renovable en una ubicación Geográfica (Polígono, pueblo, comarca, provincia, Isla, …), económicamente viable, que fomente la electrificación de la economía y la creación de empresas locales asíncronas: Crear un Hub de producción y exportación de Amoniaco

VISION
La evolución de los precios de los sistemas de generación eléctricos, Fotovoltaica y Eólica terrestre, así como el precio del  almacenamiento con baterías de Ion-Litio y los Electrolizadores, permiten la creación de una Comunidad Energética Local (que denominamos SEBA) alimentada al 100% de energía eléctrica renovable y con una energía excedente (llamada Energía Tser) a precio marginal casi cero.

[Carpeta]

La propuesta parece interesante, felicidades por ella.
Solo me queda preguntar un par de datos que no se incluyen, si he leído bien el post.

- ¿Cuánta energía se puede extraer del amoníaco si lo quemamos o lo devolvemos a su estado original?.

- ¿Sería viable el almacenamiento estacional de amoníaco para producción energética y/o como combustible para el transporte?

- ¿Cuánto estimas que costaría el hub?.

- Hablas de empresas que puedan encenderse y apagarse en función de la producción, pero si he entendido bien como funcionan este tipo de sistemas esto no es instantáneo y en cualquier caso para su funcionamiento necesitas una potencia muy constante, ¿cómo crees que se debería hacer para estabilizar la potencia de la red? y ¿Cuánta variación de potencia podría soportar el sistema sin sufrir problemas?

[Facthor]

Carpeta escribió

La propuesta parece interesante, felicidades por ella.
Solo me queda preguntar un par de datos que no se incluyen, si he leído bien el post.

- ¿Cuánta energía se puede extraer del amoníaco si lo quemamos o lo devolvemos a su estado original?.

Comparación del amoniaco con otros combustibles



El importante problema del amoniaco como combustible es que es tóxico ante posibles accidentes

Carpeta escribió

- ¿Sería viable el almacenamiento estacional de amoníaco para producción energética y/o como combustible para el transporte?

El amoniaco lo propongo como respaldo en una comunidad energética, sólo se usaría si por ejemplo tenemos una semana sin viento ni sol...
Uno de los usos sería como combustible para el transporte aviones y barcos.

Carpeta escribió

- ¿Cuánto estimas que costaría el hub?.

- Hablas de empresas que puedan encenderse y apagarse en función de la producción, pero si he entendido bien como funcionan este tipo de sistemas esto no es instantáneo y en cualquier caso para su funcionamiento necesitas una potencia muy constante, ¿cómo crees que se debería hacer para estabilizar la potencia de la red? y ¿Cuánta variación de potencia podría soportar el sistema sin sufrir problemas?

En cuanto al coste del hub, estoy en ello.

Estoy diseñando un algoritmo de Comunidad Energética Local con 100% energía renovable:

Estoy buscando el mínimo coste de la combinación: Fotovoltaica, Eólica, Baterías y Respaldo para que la comunidad sea 100% renovable todas las horas, todo el año, sobre la base de un respaldo que no se debería de usar en caso de año climático normal para el sitio físico estudiado, comparando con los 5 últimos años de consumo de la comunidad.

La central de Generación de Amoniaco la sumo con un 60% de capacidad de carga segura. Espero que con la energía que sobra pueda completar hasta un 90% de carga.

La potencia de red se estabiliza con las baterías, que se usan como almacenamiento diario.

[Facthor]

[Yerpe]

Hola facthor. Alabo tu iniciativa y tu entusiasmo. Si te saliera bien sería fantástico. Supongo que habrás hecho tus números o los estarás haciendo. No sé si he entendido bien tu proyecto, pero viendo tu plan me surgen bastantes dudas, especialmente por la gran cantidad de inversiones necesarias, algunas muy costosas.

Baterías. Si lo que buscas es que los prosumidores instalen baterías en sus casas para respaldo y regulación del suministro, me temo que las baterías del hogar están hoy día a unos 400-500 €/kWh con unos 5000-6000 ciclos siendo muy optimistas. Teniendo en cuenta las pérdidas (un 10%), eso da ya un coste de cerca de 0,1 €/KWh, más cara que el kWh en tarifa valle. Si las baterías bajan en el futuro, puede que sea una buena idea, pero ahora no. Yo he instalado paneles solares en mi casa e hice las cuentas para instalar una batería de respaldo, pero no salen de ninguna forma. Mejor usar la red como respaldo.
Si lo que pretendes es instalar un mega pack de baterías o similar, eso abarata algo, pero no mucho (200-300 €/kWh. Sigue siendo mucho.

Amoniaco. Muchas dudas. Pretendes producir amoniaco a bajo coste con energía Tser para exportar. Pero esa energía ¿de donde sale? Si por ejemplo instalas un campo solar, el coste actual según el IDAE es de unos 1,5 €/wp. Con unas 1750 horas equivalentes de producción en Almería y una vida estimada de 25 años, sale a 0,035 €/kWh. No es mucho, pero eso no tiene en cuenta pérdidas ni mantenimiento. Además, gran parte de esa energía deberás almacenarla en las baterías para mantener una carga elevada en los electrolizadores y el proceso Haber Bosch, lo que añade 0,1 €/kWh más sólo con el coste de las baterías. Ya no es tan barata. Esto son solo costes de energía, hay que añadir los costes de inversión y operación de las desaladoras, electrolizadoras, reactor Haber Bosch, ....

Por otra parte, exportar amoniaco puede ser complicado si no tienes los costes muy ajustados. Es un mercado muy maduro y competitivo.
Si en cambio pretendes usar el amoniaco como almacén de energía, necesitarás inversiones adicionales (reactor de descomposición del amoniaco + pilas de H2). Quemar directamente el amoniaco para generar electricidad aún está en fase de experimentación. Hay problemas debido a la baja inflamabilidad del amoniaco y generalmente necesita ser mezclado con otros combustibles (gas o H2). Además hay problemas de emisión de óxidos de nitrógenos aún por resolver.
En cualquier caso, si sólo lo vas a necesitar esporádicamente, no vas a rentabilizar esas inversiones y solo te incrementará el coste de la electricidad.

Luego está el problema de la eficiencia del ciclo global electricidad-hidrógeno-amoniaco-electricidad. No sale mucho más de un 25-30% independientemente de si quemas el amoniaco o lo conviertes de nuevo a H2 para usarlo en una pila de combustible. Eso te multiplica por 3 ó 4 el precio del kWh suministrado.
A pesar del alto coste de las baterías, es mucho más eficiente almacenar en ellas (90%). A medida que bajen de precio serán una opción mucho más ventajosa pero aún no están en precio.

Todo esto son sólo mis impresiones. No soy empresario ni especialista.

Saludos





 

[Yerpe]

Mira esto:
https://www.interempresas.net/Energia/Articulos/318264-proyecto-ARENHA-busca-soluciones-para-almacenamiento-energia-forma-amoniaco-verde.html

Proyecto del programa H2020 europeo con más de 5M€. Participa del Centro Nacional del hidrógeno. Como ves, el tema del amoniaco como vector energético está aún en investigación.  

Saludos

[Facthor]

Yerpe escribió

Hola facthor. Alabo tu iniciativa y tu entusiasmo. Si te saliera bien sería fantástico. Supongo que habrás hecho tus números o los estarás haciendo. No sé si he entendido bien tu proyecto, pero viendo tu plan me surgen bastantes dudas, especialmente por la gran cantidad de inversiones necesarias, algunas muy costosas.

Hola Yerpe:

Tu análisis es muy correcto.
Mi proyecto plantea una meta con algunos objetivos y un camino:

La META es un sistema energético "suficiente y sostenible" para la sociedad: El peakEnergy estará en el Sol.

Los objetivos son:
   - Electrificar toda la economía (pongamos el 90%)
   - Integrar a las personas (prosumidores) en los beneficios del sistema energético (Comunidades de energía SEBA))

El camino es un sistema eléctrico 100% renovable basado en Fotovoltaica, Eólica, Baterías y Amoniaco (SEBA) con transiciones en todos los sectores de actividad (Movilidad, Industrial, Residencial, Agricultura, ...). Para conseguir el objetivo me baso en la tecnología actual y en la evolución de los costes de cada uno de los elementos del sistema en los próximos años.

Yerpe escribió

Baterías. Si lo que buscas es que los prosumidores instalen baterías en sus casas para respaldo y regulación del suministro, me temo que las baterías del hogar están hoy día a unos 400-500 €/kWh con unos 5000-6000 ciclos siendo muy optimistas. Teniendo en cuenta las pérdidas (un 10%), eso da ya un coste de cerca de 0,1 €/KWh, más cara que el kWh en tarifa valle. Si las baterías bajan en el futuro, puede que sea una buena idea, pero ahora no. Yo he instalado paneles solares en mi casa e hice las cuentas para instalar una batería de respaldo, pero no salen de ninguna forma. Mejor usar la red como respaldo.

Si lo que pretendes es instalar un mega pack de baterías o similar, eso abarata algo, pero no mucho (200-300 €/kWh. Sigue siendo mucho.

Tus precios son precisos. Mis previsiones son llegar a 100 €/kwh para prosumidores y 50 €/kwh para Utilities. Todo eso sin contar con baterías de flujo que podrían abaratar mucho más los costes, baterías estacionarias mágicas las llamo.

Lógicamente la generación y almacenamiento de la Comunidad Energética SEBA tiene parte de prosumidor y parte de la Comunidad con sus precios correspondientes.

Mi previsión de evolución de precios para Utilities
Fotovoltaica: 0,4 €/wp
Eólica: 0,6 €/wp

Creo que el precio de la energía llegará en la siguiente década a 0,01 €/khw. Recuerda que ya se tienen contratos de fotovoltaica de 0,012 €/kwh en la última subasta de Portugal. ¡¡¡ Ya en 2020 se tienen ésos precios!!!

Yerpe escribió

Amoniaco. Muchas dudas. Pretendes producir amoniaco a bajo coste con energía Tser para exportar. Pero esa energía ¿de donde sale? Si por ejemplo instalas un campo solar, el coste actual según el IDAE es de unos 1,5 €/wp. Con unas 1750 horas equivalentes de producción en Almería y una vida estimada de 25 años, sale a 0,035 €/kWh. No es mucho, pero eso no tiene en cuenta pérdidas ni mantenimiento. Además, gran parte de esa energía deberás almacenarla en las baterías para mantener una carga elevada en los electrolizadores y el proceso Haber Bosch, lo que añade 0,1 €/kWh más sólo con el coste de las baterías. Ya no es tan barata. Esto son solo costes de energía, hay que añadir los costes de inversión y operación de las desaladoras, electrolizadoras, reactor Haber Bosch, ....

Por otra parte, exportar amoniaco puede ser complicado si no tienes los costes muy ajustados. Es un mercado muy maduro y competitivo.
Si en cambio pretendes usar el amoniaco como almacén de energía, necesitarás inversiones adicionales (reactor de descomposición del amoniaco + pilas de H2). Quemar directamente el amoniaco para generar electricidad aún está en fase de experimentación. Hay problemas debido a la baja inflamabilidad del amoniaco y generalmente necesita ser mezclado con otros combustibles (gas o H2). Además hay problemas de emisión de óxidos de nitrógenos aún por resolver.
En cualquier caso, si sólo lo vas a necesitar esporádicamente, no vas a rentabilizar esas inversiones y solo te incrementará el coste de la electricidad.

Luego está el problema de la eficiencia del ciclo global electricidad-hidrógeno-amoniaco-electricidad. No sale mucho más de un 25-30% independientemente de si quemas el amoniaco o lo conviertes de nuevo a H2 para usarlo en una pila de combustible. Eso te multiplica por 3 ó 4 el precio del kWh suministrado.
A pesar del alto coste de las baterías, es mucho más eficiente almacenar en ellas (90%). A medida que bajen de precio serán una opción mucho más ventajosa pero aún no están en precio.

Todo esto son sólo mis impresiones. No soy empresario ni especialista.

Saludos

Ahora viene la parte del Amoniaco. Todo depende de los precios principalmente del Electrolizador. Estando siempre atento a la tecnología, apostaría por los alcalinos o el AEM (mira enapter) que aunque es menos eficiente es más barato por ahora.

Intento transmitir que, aunque el prototipo que propongo no es rentable hoy en día, es el camino que hay que tomar para llegar a la meta, y que ésta, supone la solución energética de la sociedad y la integración de las personas (prosumidores) en el sistema.

En los negocios es importante ser el primero: Amazon quemó muchos miles de millones de dólares para desarrollar su modelo de negocio, pero es mucho más importante tener un camino y una meta.

Saludos

Juan

[Karlo]

Muy interesante la propuesta. Me cuesta ver el amoniaco como energía de apoyo, no porque diga que no es posible técnicamente sino porque es un elemento del que hasta hace poco no sabía que pudiera usarse para generar energía. Si una comunidad de 7000 habitantes puede ser autosuficiente de esta manera esta muy bien. Yo pienso que en comunidades reducidas se puede lograr y esta muy bien desarrollarlo pero a nivel global, a gran escala, será muy difícil.