Una planta de energía virtual ( VPP ) es un sistema que integra múltiples fuentes de energía, posiblemente heterogéneas, para proporcionar energía a la red. [1] Una VPP normalmente vende su producción a una empresa de servicios eléctricos. [2] [3] [4] [5] [6] [7] Las VPP permiten que los recursos energéticos que individualmente son demasiado pequeños para ser de interés para una empresa de servicios públicos agreguen y comercialicen su energía. [6] A partir de 2024, las VPP operaban en Estados Unidos, Europa y Australia.
Un estudio informó que las VPP durante los períodos de máxima demanda son hasta un 60% más rentables que las plantas de máxima demanda . [8]
Las VPP suelen agrupar grandes cantidades de recursos energéticos distribuidos (DER). Los recursos pueden ser despachables o no despachables, de carga controlable o flexible (CL o FL). Los recursos pueden incluir microcentrales de cogeneración, motores alternativos a gas natural , plantas de energía eólica a pequeña escala (WPP), energía fotovoltaica (PV), plantas hidroeléctricas de pasada , minicentrales hidroeléctricas , biomasa , generadores de respaldo y sistemas de almacenamiento de energía como baterías para hogares o vehículos (ESS) y dispositivos cuyo consumo es ajustable (como calentadores de agua y electrodomésticos). Las cifras y la heterogeneidad significan que la producción del sistema no depende de ningún recurso único, lo que ofrece el potencial de una producción estable incluso si la producción de cualquier recurso individual no es predecible.
La tecnología Vehicle to Grid permite que los vehículos eléctricos conectados a la red participen en las VPP. La VPP controla la velocidad a la que cada vehículo se carga/descarga (acepta/entrega energía). La VPP puede reducir o invertir la velocidad a la que se cargan los vehículos. Por el contrario, cuando la red tiene energía excedente, los vehículos pueden cargarse libremente.
El mismo principio se aplica a otros sistemas, como las bombas de calor o los acondicionadores de aire, que pueden reducir sus demandas de energía para reducir la demanda. [9]
Las VPP basadas en almacenamiento pueden aumentar su potencia a tasas más altas que los generadores térmicos (como las plantas de combustibles fósiles), lo que resulta especialmente valioso en redes que experimentan una curva de pato y deben satisfacer requisitos de aumento de potencia elevados por la mañana y por la tarde.
El suministro de energía está controlado por un sistema de gestión. La naturaleza distribuida de las VPP requiere que el software responda de manera adecuada y segura a las solicitudes de energía, la facturación de los servicios públicos, los pagos a los propietarios de los recursos, etc. [10] [11]
Normalmente, el VPP proporciona energía (solamente) cuando lo solicita la empresa de servicios públicos.
Con los recursos adecuados, una VPP puede proporcionar energía incremental en poco tiempo, lo que le permite ayudar a las empresas de servicios públicos a gestionar los picos de carga que de otro modo requerirían comprar energía costosa de una planta de pico (que normalmente opera una turbina de gas natural de ciclo simple o ciclo combinado ).
Si se cuenta con una escala suficiente, un VPP puede funcionar como un generador que sigue la carga y suministra energía de forma dinámica a medida que la demanda cambia a lo largo del ciclo día/noche.
Las centrales eléctricas virtuales pueden proporcionar servicios auxiliares que ayuden a mantener la estabilidad de la red, como la regulación de frecuencia y la provisión de reservas operativas . Estos servicios se utilizan principalmente para mantener el equilibrio instantáneo entre la oferta y la demanda de electricidad. Estos servicios deben responder a señales para aumentar o disminuir la carga en el orden de segundos a minutos.
Un VPP genera ingresos que se distribuyen entre los recursos que suministran energía, lo que alienta a los propietarios de recursos a unirse a la empresa.
Los mercados de energía son mercados mayoristas de materias primas que se ocupan específicamente de la energía eléctrica. [12] [6] Los precios de mercado fluctúan con la demanda y cuando fallan otros recursos (por ejemplo, cuando no sopla el viento). La VPP se comporta como una central eléctrica convencional despachable desde el punto de vista de otros participantes del mercado. Una VPP actúa como un arbitrajista entre diversos pisos de negociación de energía (es decir, contratos bilaterales y PPA, mercados a plazo y de futuros, y el pool). [3] [4] [5] [7]
Se han aplicado cinco estrategias de cobertura de riesgos a los problemas de toma de decisiones de los VPP para medir el nivel de conservadurismo de las decisiones de los VPP en los parqués de negociación de energía (por ejemplo, el mercado de electricidad del día siguiente, el mercado de intercambio de derivados y los contratos bilaterales):
En Estados Unidos, las centrales eléctricas virtuales se ocupan de la oferta y ayudan a gestionar la demanda, y garantizan la fiabilidad de las funciones de la red mediante la respuesta a la demanda (DR) y otros enfoques de cambio de carga, en tiempo real. [14] En 2023, el Departamento de Energía estimó la capacidad de las centrales eléctricas virtuales en alrededor de 30 a 60 GW, aproximadamente entre el 4% y el 8% de la demanda máxima de electricidad. [8]
Texas tiene dos centrales eléctricas virtuales operadas por Tesla. Los miembros de Tesla Electric que reúnen los requisitos se unen automáticamente a la central eléctrica virtual, compuesta por baterías Tesla Powerwall . De esta manera, la central eléctrica virtual toma energía cuando la red necesita apoyo. Tesla paga al propietario una tarifa mensual además del pago por unidad de energía suministrada. [15]
California tiene dos mercados eléctricos: el minorista privado y el mayorista. A partir de 2022, PG&E pagó a los proveedores de VPP 2 dólares por kWh durante los picos de demanda . [16] A partir de agosto/septiembre de 2022, SunRun VPP solía suministrar 80 MW en los picos de demanda, [17] y Tesla VPP suministraba 68 MW. [18] [19]
Green Mountain Power de Vermont trabaja con Tesla para ofrecer un Powerwall a los clientes participantes a una tarifa con descuento. [8]
Tres empresas de servicios públicos de Massachusetts, National Grid, Eversource y Cape Light Compact, implementaron un VPP. [8]
El Instituto de Tecnología de Suministro de Energía Solar de la Universidad de Kassel , en Alemania , realizó una prueba piloto de una VPP que combinaba energía solar, eólica, de biogás e hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo para proporcionar energía de seguimiento de carga a partir de fuentes renovables. [20] Las VPP se conocen comúnmente como agregadores.
Un VPP operó en la isla de Eigg, en las Hébridas Interiores de Escocia . [21] [22]
Kraftwerke , de Colonia (Alemania), opera una central eléctrica de producción en siete países europeos que ofrece recursos para picos de demanda, comercialización de energía y servicios de equilibrio de la red. La empresa agrega energía procedente del biogás, la energía solar y eólica, así como de grandes consumidores de energía. [23]
El operador de red de distribución, UK Power Networks , y Powervault, un fabricante de baterías y agregador de energía, crearon el primer VPP de Londres en 2018, instalando una flota de sistemas de baterías en más de 40 hogares en todo el distrito londinense de Barnet, ofreciendo una capacidad de 0,32 MWh. [24] Este plan se amplió a través de un segundo contrato en St Helier, Londres en 2020. [25]
En septiembre de 2019, SMS plc entró en el sector VPP en el Reino Unido tras la adquisición de la empresa emergente irlandesa de tecnología energética Solo Energy. [26]
En octubre de 2020, Tesla lanzó su Plan de Energía Tesla en el Reino Unido en asociación con Octopus Energy , lo que permite a los hogares unirse a su VPP. Los hogares participantes se alimentan con energía renovable, ya sea de paneles solares o de Octopus Energy. [27]
En junio de 2024, las empresas alemanas Enpal y Entrix anunciaron sus planes de crear la mayor central eléctrica virtual de Europa (VPP, por sus siglas en inglés). La VPP integrará una gran cantidad de recursos energéticos descentralizados, incluidos paneles solares, baterías y vehículos eléctricos. Enpal, que ya es un instalador solar líder con más de 70.000 sistemas instalados, planea conectar miles de hogares con energía solar y unidades de almacenamiento a la VPP, ofreciendo una mayor independencia energética y estabilidad de la red. [28] [29]
En agosto de 2020, Tesla comenzó a instalar un sistema solar de 5 kW en el tejado y una batería Powerwall de 13,5 kWh en cada una de las instalaciones de Housing SA, sin coste para el inquilino. Como se trata de la mayor central eléctrica virtual de Australia del Sur, la batería y los sistemas solares se gestionaban de forma centralizada y, en conjunto, proporcionaban 20 MW de capacidad de generación y 54 MWh de almacenamiento de energía. [30]
En agosto de 2016, AGL Energy anunció un plan de planta de energía virtual de 5 MW para Adelaida , Australia. La empresa planeaba suministrar baterías y sistemas fotovoltaicos de Sunverge Energy, de San Francisco, a 1000 hogares y empresas. Los sistemas costaron a los consumidores 3500 dólares australianos y se esperaba recuperar el gasto en 7 años con las tarifas actuales de la red de distribución . El plan tiene un valor de 20 millones de dólares australianos y se anuncia como el más grande del mundo. [31]
