El vehículo eléctrico Integración en el sistema eléctrico Visión del operador del sistema

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1 RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA El vehículo eléctrico Integración en el sistema eléctrico Visión del operador del sistema 26 de enero de 2010 Abril de 23

2 Introducción Índice Principales características del sistema eléctrico español: presente y futuro Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico español Impacto a nivel global (Sistemas de generación, transporte y operación) Impacto y logística a nivel de baja tensión (red de distribución) Conclusiones Desarrollos técnicos y regulatorios necesarios Conclusiones generales Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 2

3 Introducción: Red Eléctrica de España Red Eléctrica, creada en 1985, fue la primera empresa en el mundo dedicada en exclusividad al transporte de electricidad y a la operación de sistemas eléctricos. Red Eléctrica, en su condición de operador del sistema, garantiza la continuidad y seguridad del suministro eléctrico y la correcta coordinación del sistema de producción y transporte, ejerciendo sus funciones bajo los principios de transparencia, objetividad e independencia. Red Eléctrica es el gestor de la red de transporte y actúa como transportista único, desarrollando esta actividad en régimen de exclusividad. Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 3

4 RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA Introducción: Antecedentes vs retos 1992: AVE Madrid Sevilla. Desarrollo de trenes de alta velocidad Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 4

5 Introducción: Antecedentes vs retos 2000s: Integración de las renovables MW Evolución de la potencia eólica instalada Previsión MITyC Adaptación de los parques eólicos: condiciones técnicas de conexión, control y comunicación (P.O.12.3, P.O.12.2., etc.) Adaptación del sistema eléctrico: nuevas herramientas, CECRE Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 5

6 Introducción: Nuevos retos : Integración del vehículo eléctrico Cómo van a ser los vehículos eléctricos? Dodge ZEO Cómo puede afectar la integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico del futuro? Lightning GT Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 6

8 La demanda de electricidad (presente y futuro) TWh 400 Demanda anual y potencia máxima del sistema: pasado, presente y futuro Demanda planificación (TWh) Demanda actualizada (TWh) Punta planificación (MW) Punta actualizada (MW) MW Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 8

9 La demanda de electricidad Escasez de almacenamientos Abastecimiento instantáneo + Influencia de la actividad, laboralidad (festividades) y temperatura: Perfil variable a nivel estacional, diario y horario Día laborable medio de invierno y verano (MW) Perfil variable de funcionamiento i de los medios de generación (dificultad, mayores inversiones, ineficiencia, mayores emisiones) Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 9

10 El sistema de generación eléctrica (presente y futuro) Contribución a la producción de electricidad por tecnologías (sistema peninsular) Año 2009 ~ 26 % renovables 16% 19% 13% 9% 13% 1% 29% Previsión 2016 (MITyC) 16% 16% ~ 32 % renovables 16% 13% Nuclear Carbón Fuel-Gas 9% 1% 29% Ciclos combinados Equipo punta Hidráulica Eólica Otros RE Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 10

11 La red de transporte (presente y futura) 220 kv 400 kv Red de transporte 2008 Km de circuito Posiciones de subestación Planificación 2016 (nuevas instalaciones) Δ Km de circuito Δ Posiciones de subestación Potencia transformación (MVA) Δ Potencia transformación (MVA) Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 11

12 Retos actuales del sistema eléctrico español Integración renovables Ejemplo (1/1/2010) integración de alta producción eólica en valles de demanda Demanda baja (valle anual) + elevada producción eólica prevista (~ MW) Duración de la interrupción: 17 horas Cuantía: ~ MWh Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 12

14 Combustible eléctrico vs combustible petróleo Fuentes energía primaria diversificadas Objetivo % ~ 35 kwh/100km Extensa y mallada Abastecimiento en tiempo real complejo Seguridad de suministro Integración de renovables Eficiencia Redes Operación OPEP Objetivo 2020 Extensa y 10% ~55kWh/100km~ mallada Almacenamiento Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 14 de 27

15 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Impacto en la demanda anual En términos de demanda anual (energía), el impacto de una integración progresiva de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico es asumible La existencia de un millón de vehículos eléctricos en 2014 produciría un aumento de la demanda eléctrica anual de ~ +1%. (~10 millones ~ +7,5% de la energía anual en 2030) 1 aerogenerador 1,5 MW (Hipótesis: km/año) ~ MWh/año vehículos Planta fotovoltaica 10 MW ~ MWh/año vehículos Central nuclear ~ MWh/año MW vehículos Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 15

16 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Sin embargo, a nivel de dimensionamiento y operación del sistema eléctrico resultan claves los siguientes parámetros de diseño de la recarga: Cuánta potencia? Cuándo se realiza? Con qué características? potencia = tiempo de recarga punta o valle simultaneidad gestión inteligente Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 16

17 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Potencia demandada El impacto de la integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico dependerá de: potencia unitaria que es función del tiempo de recarga simultaneidad de la demanda Ejemplo: 1 millón de vehículos eléctricos en 2014 Tiempo de recarga Simultaneidad de Potencia adicional necesaria usuarios ~ 20 min ~ 20 min 100 % ~ MW 100 % a lo largo de 3 horas ~7.000 MW 4-8 horas 100 % ~ MW Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 17

18 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Punta o valle? MW Perfil de demanda para una penetración de un millón de vehículos eléctricos en 2014, recarga 20min del 100% del parque de 19 a 22h (día tipo de invierno) Perfil medio laborable H2014 Vehículos eléctricos Cuándo? en hora punta Cuánto tiempo? 20 minutos Ejemplo: Recarga 20 minutos Al volver a casa (punta de invierno) Sin gestión inteligente Incremento de la punta MW Necesidad de más infraestructuras (Generación, RdT y RdD) Ineficiencia del funcionamiento de los generadores Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 18

19 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Punta o valle? Perfil de demanda para una penetración de un millón MW de vehículos eléctricos en 2014, recarga simultánea 4 horas (día tipo de invierno) Perfil medio laborable H2014 Vehículos eléctricos Cuándo? en valle Cuánto tiempo? 4 horas Ejemplo: Recarga en valle De 4 horas Sin gestión inteligente Mayor uso de las infraestructuras preexistentes (mayor eficiencia) Mayor integración de renovables pero posibilidad de saltos bruscos de demanda (~ MW) = complejidad en la operación Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 19

20 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Punta o valle? La recarga de los vehículos eléctricos en horario valle (nocturno) conlleva ventajas Desde el punto de vista del sistema Suficiencia de las infraestructuras existentes de generación y transporte (hasta un límite) Mayor uso de las infraestructuras Mejor integración de renovables Desde el punto de vista del usuario Recarga en horas de poco uso del vehículo Diferencial del coste de la electricidad día/noche Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 20

21 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Gestión inteligente Perfil de demanda para una penetración de un millón de vehículos eléctricos en 2014, Perfil medio laborable H2014 Vehículos eléctricos Características? Gestión inteligente Ejemplo: Recarga en valle Con gestión inteligente Aplanamiento suave de la curva de carga Mayor eficiencia y rentabilidad de las infraestructuras Mayor integración de renovables Operación sin inestabilidades Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 21

22 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico MW Vehículos eléctricos Perfil medio de demanda invierno 2014 Máximo aplanamiento Umbral máximo. Invierno hora Con un sistema de gestión inteligente coordinado óptimo, el sistema podría integrar en 2014 hasta 6,5 millones de vehículos eléctricos sin necesidad d de inversionesi en generación ni en red de transporte Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 22

23 Impacto a nivel global: resumen En términos de consumo anual, el impacto de la integración progresiva de vehículos en el sistema eléctrico es admisible. Sin embargo, las características de la recarga (duración, momento en que se realiza, coordinación con el sistema) resultan determinantes en cuanto a la operación y eficiencia global del sistema. Es deseable que la mayor parte del consumo asociado a los vehículos eléctricos tenga las siguientes características Tiempos de recarga largos (4-8 horas) Mayor eficiencia SE Consumos en valle (de0a8h) Operación segura del SE Coordinación vehículo-red ( smart grid ) requiere sistemas inteligentes De esta forma se obtienen beneficios Mayor uso de las instalaciones existentes y futuras de generación y de red de transporte (aumento de la rentabilidad y eficiencia) Operación más segura Facilita una integración de mayores contingentes de renovables Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 23

25 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Impacto a nivel local: redes de distribución Desde el punto de vista de las redes de distribución, el impacto puede resultar mucho más significativo. Depende asimismo de cuándo? Punta/valle cuánto? Tiempo de recarga potencia de recarga dónde? hogares particulares/centros de trabajo/centros comerciales/ gasolineras cómo? Gestión coordinada/ Smart Grid Ejemplo de diseño de cargadores individuales para instalar en vías públicas (Fuente: Tomi Engel, Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie) Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 25

26 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Impacto a nivel local: redes de distribución Impacto de los tiempos de recarga Tiempo de recarga Potencia de Tipo de conexión recarga ~ 20 min ~ 60 kw Industrial / No doméstica 4-8 horas ~ 3-5 kw Doméstica Hipótesis del ejemplo: vehículo eléctrico con batería de 20 kwh El tiempo de recarga de la batería es un factor clave del diseño. Para que la recarga se realice a nivel doméstico los tiempos deben ser > 4 horas (valores en torno a 8 horas son preferibles). Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 26

27 Integración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico Impacto a nivel local: redes de distribución La determinación del cuándo? cuánto? dónde? cómo? permitirá plantear las necesidades a nivel de red de distribución: Refuerzo y/o mallado de las redes de distribución Desarrollo de los puntos de conexión a red Diseño e implantación de las medidas de seguridad Diseño e implantación ió de la logística de facturación Smart Grid Diseño e implantación de la logística de operación Se requieren esfuerzos en I+D+I, estandarización, inversión e implantación. Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 27

29 Desarrollos técnicos y regulatorios necesarios I Para que la integración de vehículos eléctricos no afecte a, e incluso fomente, la sostenibilidad del sistema eléctrico (en términos de eficiencia, costes y reducción de emisiones), deberían adoptarse las medidas de fomento y los cambios regulatorios que garanticen: Que Q mayoritariamente i t los tiempos de recarga sean largos (4-8h horas) Que los consumos se produzcan principalmente en valle (de 24 a 6h) La existencia de un sistema inteligente de comunicación y control vehículo-red d( ( smart grid ) que permita el envío/recepción de señales de capacidad, precios, etc. Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 29

30 Desarrollos técnicos y regulatorios necesarios II Los principales desarrollos técnicos necesarios estarán centrados en Refuerzo y/o mallado de las redes de distribución ib ió (principalmente i si los consumos son en valle) Desarrollo de los puntos de conexión a red Diseño e implantación de medidas de seguridad Diseño e implantación de la logística de facturación Diseño e implantación de la logística de operación Estandarización de los sistemas de conexión y comunicación Smart Grid Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 30

31 Desarrollos técnicos y regulatorios necesarios III Infraestructuras inteligentes La integración eficiente del VE en el sistema eléctrico requiere de infraestructuras inteligentes que posibiliten las recargas lentas en los periodos valle de demanda + Sistema de gestión integral que conjugue las necesidades del sistema eléctrico en su conjunto Control de la potencia disponible en el punto de recarga en función de la situación de las infraestructuras locales Inteligencia de las infraestructuras - Gestión del pago/cobro de la energía consumida (distintas modalidades) Control de acceso Incorporación de las protecciones adecuadas Disponibilidad de los kw demandados por los VE Equipos dis sponibles actualm mente Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 31

32 Conclusión RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA La integración de vehículos eléctricos supone un reto importante en el que se deben aunar los intereses de los usuarios con los del sistema global (reducción de emisiones, eficiencia, seguridad de suministro, etc.) Se requieren esfuerzos en I+D+i, estandarización, inversión e implantación. A día de hoy, existen ya esfuerzos que se plasman en diferentes proyectos de I+D interdisciplinares, grupos de trabajo promovidos por los gobiernos, programas de apoyo de la Administración, etc. En su labor de operador del sistema REE interviene en muchas de estas actuaciones. Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 32

33 Conclusión RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA La aportación de Red Eléctrica al impulso del vehículo eléctrico viene dada por su participación activa en: Foros y grupos de trabajo FOREVE MITyC grupo de trabajo Vehículo Eléctrico Renault/NISSAN- España VLPGO CDTI Estrategia española proyectos europeos Proyectos nacionales e internacionales Ponencias MOVELE VERDE REVE MERGE Domocell Varias Integración de VE en el sistema eléctrico español: visión del Operador del Sistema 33

34 Muchas gracias por su atención