Un “cerebro energético” para reducir la dependencia de la red en los hogares

Cada vez son más las viviendas que apuestan por el autoconsumo. Placas solares fotovoltaicas en el tejado, baterías para almacenar el excedente en el garaje y facturas de la luz más ligeras dibujan un nuevo perfil de usuario: el prosumidor, capaz de producir y consumir su propia energía. Sin embargo, tener esta tecnología no siempre significa aprovecharla bien. La mayoría de estos hogares siguen funcionando de forma pasiva, limitándose a consumir lo que generan sin una estrategia clara.

Paneles solares en el tejado de una vivienda. Foto: Pixabay.

El reto es dar un paso más para poner al usuario en el centro, dotarlo de herramientas que le permitan decidir, o mejor dicho, automatizar para que decidan por él, cómo y cuándo usar su energía para depender lo mínimo posible de la red. En esa línea se sitúa el trabajo del Grupo de Investigación en Tecnologías Eléctricas Sostenibles y Renovables de la Universidad de Cádiz, que ha desarrollado un sistema que actúa como un “cerebro energético”, capaz de gestionar en tiempo real la energía de una vivienda con autoconsumo.

El objetivo es aprovechar al máximo la producción solar, coordinar el uso de la batería y optimizar también la generación de calor, reduciendo así tanto la factura eléctrica como el consumo de gas. Para ello la instalación debe contar con paneles solares, una batería doméstica, un termo eléctrico para el agua caliente y una caldera de gas como apoyo.

Hasta ahora, muchos sistemas funcionan con reglas complejas de reparto energético. El nuevo modelo, creado en colaboración con la  Universidad de Bayreuth (Alemania) y la Universidad de Cardiff (Reino Unido), analiza continuamente lo que está ocurriendo en el edificio, desde la energía que generan las placas, la potencia que se consume, el nivel de la batería o la demanda térmica que existe. Con esa información, ajusta automáticamente el funcionamiento de todos los dispositivos en tiempo real, sin intervención del usuario.

Sistema adaptado al sol

En un artículo publicado en la revista Energy and Buildings, los investigadores presentan una tecnología que utiliza de forma más inteligente la energía disponible, mediante un modelo basado en diferentes estados de operación:

• En un día soleado, tras cubrir todo el consumo eléctrico, el sistema puede decidir entre emplear el excedente para calentar agua o cargar la batería en lugar de verterlo a la red.
  
• En situaciones intermedias, ajusta el uso de los equipos para combinar de forma eficiente la energía disponible con la batería y los sistemas térmicos.
  
• En momentos nocturnos o nublados, cuando la generación baja, prioriza los consumos esenciales y recurre a los equipos de respaldo para mantener el confort.

La herramienta se ha puesto a prueba en laboratorio, en una simulación que reproduce las condiciones de una vivienda sin necesidad de desplegar una instalación completa. Así redujo en torno a un 36 % la electricidad que se compra a la red respecto a soluciones similares sin esta gestión inteligente, y el uso de la caldera de gas casi un 3 %. “Aunque puedan parecer valores pequeños se trata de una simulación de 24 horas; si lo extrapolamos a un año completo conseguiremos un ahorro considerable”, afirma a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Cádiz (UCA) Pablo Horrillo, coautor del estudio.

Equipo de investigaciónDepartamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Algeciras.

Para entender mejor el impacto, basta con un ejemplo. Una vivienda con placas solares y batería que consume unos 10 kilovatios hora al día puede seguir necesitando comprar parte de esa energía a la red, pongamos unos 4 kilovatios. Con este “cerebro energético”, esa cifra podría bajar a alrededor de 2,5. Es decir, no cambia la cantidad de energía disponible, pero sí la forma en que se reparte y se aprovecha.

Rápido y de bajo coste

Otra ventaja del modelo es su eficiencia, pues necesita hasta 30 veces menos tiempo de cálculo frente a otros enfoques más complejos. “El procesado de los datos es muy rápido, lo cual permite adaptarse a los cambios en tiempo real. Además, el error que se producía en el control en cualquier escenario era prácticamente nulo, por lo que el usuario puede confiar en esta solución, porque el sistema es robusto y responde”, subraya el investigador de la UCA Pablo García, también autor del estudio.

Esto facilita su implementación en dispositivos electrónicos de bajo coste, similares a los que se utilizan en domótica. En la práctica, bastaría con un controlador conectado a la red wifi del hogar que reciba datos de los sensores de los equipos y envíe órdenes automáticamente.

La innovación se encuentra aún en fase de validación avanzada en laboratorio, pero su potencial es claro. No solo podría aplicarse en viviendas unifamiliares, sino también en edificios o comunidades energéticas. “La idea es poner al usuario en el centro, que deje de ser un consumidor pasivo que se limita a pagar la factura de electricidad o de gas, y que pueda estar el mayor tiempo posible aislado de la red, para conseguir un ahorro energético y económico”, destaca el responsable del grupo de investigación Luis Fernández, coautor del estudio.

Equipo de simulación en tiempo real.

Con ese objetivo continúa trabajando el equipo, avanzando hacia sistemas capaces de anticiparse mediante previsiones de consumo y precio de la electricidad, o incluso en soluciones que permitan a los hogares participar activamente en la red, ayudando a estabilizarla a pequeña escala si se produjera alguna perturbación, como caídas de tensión o variaciones de frecuencia. Distintas opciones encaminadas hacia un cambio de modelo, para que el autoconsumo no se limite a instalar placas solares y reducir la factura, sino a gestionar de forma inteligente cada kilovatio disponible.

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