La startup Shifted Energy ha diseñado una forma ingeniosa y socialmente responsable de avanzar hacia un futuro de electricidad libre de carbono en Hawái. Usando calentadores de agua eléctricos en hogares, particularmente en comunidades de bajos ingresos, ha creado una planta de energía virtual que apoya activamente a la red eléctrica, especialmente durante las fluctuaciones de la oferta de energía solar y eólica.
La estrategia es simple y efectiva: las unidades de control inteligente conectadas a la red de Shifted Energy se acoplan a los calentadores de agua de las familias, permitiendo la manipulación remota de estos dispositivos para ayudar a estabilizar la red. Hasta la fecha, más de 3.000 hogares en Oahu y Maui ya forman parte de este innovador sistema
proporcionando hasta 2.5 MW de soporte de red
Algoritmos Inteligentes y Control Preciso
Lo que destaca de este proyecto no es solo su enfoque socialmente inclusivo, sino también la sofisticación de los algoritmos de Shifted Energy. La empresa no solo puede prever el uso eléctrico de cada familia, garantizando agua caliente a todas horas, sino que también puede absorber exceso de energía solar, ofreciendo un recurso fiable y flexible a la utilidad eléctrica Hawaiian Electric.
El ingenio tecnológico de Shifted Energy también aborda problemáticas como las fugas de los calentadores de agua y puede prever la necesidad de electricidad de sus calentadores hasta con una semana de anticipación, usando sus algoritmos de aprendizaje automático. Además, los mismos algoritmos permiten a la empresa discernir otros aspectos cruciales acerca de los calentadores que gestionan, como las temperaturas del agua, sin necesidad de mediciones directas
Más que Calentadores de Agua: Un Proyecto Inclusivo
El compromiso de Shifted Energy va más allá de la simple gestión de energía. Al orientar su tecnología también hacia comunidades de bajos ingresos, buscan hacer que las ventajas de la transición a la energía limpia sean accesibles para todos, no solo para aquellos que pueden permitirse sistemas solares y baterías domésticas.
Más del 90% de los dispositivos de Shifted Energy están instalados en apartamentos y viviendas multifamiliares de bajos ingresos, demostrando un fuerte compromiso con la inclusión y la equidad en la transición energética. La empresa ha solventado el desafío de involucrar a comunidades desfavorecidas en programas de energía, brindando no solo beneficios medioambientales, sino también créditos en facturas de servicios públicos para las familias participantes.
Expansión y Futuros Horizontes
Con una reciente inversión de $4.3 millones, Shifted Energy busca expandir su innovador proyecto más allá de Hawái, explorando mercados en Estados Unidos y Canadá. La financiación también se destinará a desarrollar más servicios para viviendas multifamiliares y expandir la plataforma para integrar más fuentes de energía renovable, como la eólica.
El impacto de Shifted Energy ya se ha sentido en otros proyectos en lugares como Nova Scotia y Arizona, donde se están llevando a cabo proyectos piloto para probar las capacidades de sus algoritmos para absorber excedentes de energía solar y eólica y prever patrones de carga, respectivamente.
Tipos de calentadores.
Hay tres tipos principales de calentadores de agua eléctricos. Un calentador «resistencia» convencional utiliza electricidad para calentar agua directamente. Los calentadores de agua solares utilizan la luz solar y la electricidad, pero han perdido popularidad a medida que aparecieron las nuevas unidades de «bomba de calor«. Estas recolectan calor del aire y lo «bombean» al agua. Una bomba de calor utiliza de tres a cuatro veces menos electricidad que un calentador de resistencia.
En 2010, un calentador de agua eléctrico de resistencia producía alrededor de cuatro veces más emisiones que su equivalente a gas. Las emisiones de las bombas de calor eran aproximadamente las mismas que las del gas. Esto se debe a que los calentadores de agua eléctricos utilizan mucha electricidad, y la mayoría provenía de la quema de carbón.
A medida que se genera más electricidad a partir de energías renovables, este panorama está cambiando drásticamente. El operador del mercado energético de Australia, AEMO, publica regularmente rutas actualizadas hacia un futuro con energía limpia. En el resultado más probable, el «escenario de cambio de paso», el gas se convertirá en la opción de calentamiento de agua con más emisiones de gases de efecto invernadero para 2030.
Para 2040, una vez que la transición a un sistema de electricidad renovable esté prácticamente completa, las emisiones de los calentadores de agua de resistencia y de las bombas de calor serán mucho más bajas que las de sus equivalentes a gas.
Mejorando la estabilidad de la red.
La solar y la eólica son ahora las tecnologías más baratas que hemos tenido para generar electricidad. Pero para mantener un sistema de electricidad estable, se necesita igualar la demanda con la oferta fluctuante de fuentes renovables. Las baterías ofrecen una solución parcial, pero siguen siendo relativamente costosas.
Los calentadores de agua eléctricos ofrecen una forma mucho más barata de almacenar grandes cantidades de energía y proporcionar la flexibilidad de demanda que necesita la red.
¿Cómo funciona un calentador eléctrico de agua?
Un calentador de agua eléctrico es un dispositivo simple y a la vez ingenioso que utiliza la electricidad para calentar agua. Aunque existen varios tipos de calentadores de agua eléctricos, el principio básico de funcionamiento es el mismo en todos ellos. Aquí te explico cómo funciona un calentador de agua eléctrico de almacenamiento, que es el tipo más común:
- Llenado del tanque: El agua fría entra al tanque del calentador a través de un tubo llamado «tubo de llenado» o «tubo de entrada». Este tubo lleva el agua al fondo del tanque para asegurarse de que se llene por completo.
- Calentamiento del agua: En el interior del tanque hay uno o dos elementos de calefacción eléctricos, que son esencialmente resistencias que convierten la energía eléctrica en calor. Cuando enciendes el calentador, estos elementos se calientan y transfieren su calor al agua que rodea el elemento.
- Control de la temperatura: Un termostato está conectado a los elementos de calefacción. Este dispositivo mide la temperatura del agua en el tanque y controla el funcionamiento de los elementos de calefacción. Si la temperatura del agua cae por debajo del ajuste preestablecido en el termostato (generalmente alrededor de 60 grados Celsius o 140 grados Fahrenheit), el termostato enciende los elementos de calefacción. Cuando el agua alcanza la temperatura deseada, el termostato apaga los elementos de calefacción.
- Suministro de agua caliente: Cuando abres un grifo de agua caliente en tu casa, el agua caliente sale del calentador a través de un tubo llamado «tubo de salida». Dado que el agua caliente es menos densa que el agua fría, se mantiene en la parte superior del tanque, donde se encuentra el tubo de salida.
- Seguridad: Por último, todos los calentadores de agua tienen una válvula de alivio de presión y temperatura. Esta válvula se abre automáticamente si la presión o la temperatura en el interior del tanque se vuelven demasiado altas, liberando agua para prevenir un posible estallido del tanque.
Reducción de la Huella de Carbono a través de Tecnologías de Energía Virtual
La búsqueda de soluciones que permitan una vida más sostenible es imperante en la era actual. La tecnología de energía virtual, como la empleada por Shifted Energy, juega un papel crucial en este esfuerzo, permitiendo la estabilización de la red eléctrica y fomentando el uso de energías renovables.
- Almacenamiento y Gestión de Energía: La tecnología de energía virtual almacena energía sobrante generada por fuentes renovables y la redistribuye durante los picos de demanda, lo cual reduce la necesidad de recurrir a centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles. El resultado es una menor emisión de gases de efecto invernadero y, por ende, una reducción de la huella de carbono.
- Integración de Energías Renovables: Al facilitar el almacenamiento de energía proveniente de fuentes solares y eólicas, la tecnología de energía virtual promueve una mayor integración de las energías renovables en la matriz energética. De este modo, se disminuye la dependencia de fuentes de energía no renovables, promoviendo un sistema energético más limpio y sostenible.
- Flexibilidad y Adaptabilidad: El sistema de energía virtual es flexible y se adapta a diversas fuentes de energía renovable y configuraciones de la red. Esta flexibilidad permite una optimización de la utilización de las fuentes de energía disponible, asegurando que la generación de energía sea lo más limpia posible.
- Consumo Inteligente: A través del uso de tecnología de energía virtual, los consumidores pueden gestionar activamente su consumo energético, aprovechando los periodos de baja demanda o alta generación de energía renovable para almacenar energía, lo cual promueve un uso más eficiente y sostenible de los recursos.
Calentadores de Agua Eléctricos vs Baterías Tradicionales
Al hablar de almacenamiento de energía, es vital considerar las opciones disponibles y evaluar su eficacia y viabilidad. La comparativa entre calentadores de agua eléctricos y baterías tradicionales es un aspecto crucial.
- Coste de Instalación: Los calentadores de agua eléctricos suelen ser más asequibles en comparación con las baterías tradicionales, ofreciendo una alternativa de almacenamiento de energía más económica tanto en términos de inversión inicial como de mantenimiento.
- Espacio – Ubicación: Mientras que los calentadores de agua eléctricos son comunes en la mayoría de los hogares y pueden ser fácilmente integrados o modificados para funcionar como dispositivos de almacenamiento de energía, las baterías tradicionales a menudo requieren espacio adicional y pueden tener requisitos específicos de instalación y mantenimiento.
- Capacidad de Almacenamiento: Las baterías tradicionales suelen tener una capacidad de almacenamiento de energía superior y pueden liberar esta energía más rápidamente que los calentadores de agua eléctricos. No obstante, su vida útil y eficiencia pueden verse afectadas por ciclos repetidos de carga y descarga.
- Viabilidad y Accesibilidad: Dada la prevalencia de calentadores de agua eléctricos en los hogares, utilizar esta tecnología como medio para almacenar y gestionar energía es una opción viable y accesible para una amplia gama de usuarios. Además, permite la participación activa de los hogares en la gestión de la red eléctrica sin requerir inversiones significativas en nueva infraestructura.
- Impacto Ambiental: Ambas tecnologías, si se gestionan de manera adecuada, pueden reducir el impacto ambiental al disminuir la dependencia de fuentes de energía basadas en carbono. Sin embargo, es vital considerar los impactos ambientales en todo el ciclo de vida de las baterías tradicionales, que pueden incluir la minería de materiales y la gestión al final de su vida útil.
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