Análisis y evaluación de las oportunidades de flexibilidad de la demanda en consumidores con capacidad de generación fotovoltaicaaplicación a sectores residenciales y comerciales

Resumen

Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. El desarrollo de las energías renovables para alcanzar un escenario sostenible en el horizonte 2030-2050 ha provocado un incremento de la variabilidad y rigidez del sistema eléctrico. Por ello, la integración de las renovables tiene que ir de la mano de un aumento de la flexibilidad del sistema, tanto en la generación como en la demanda. Las políticas de Respuesta de la Demanda se han orientado tradicionalmente a grandes consumidores, pero para que la integración se realice de forma eficiente, hay que incluir también al sector residencial, ya que explica aproximadamente el 27% del total de la energía consumida en la Unión Europea. El objetivo principal de esta tesis doctoral es el estudio y desarrollo de nuevas herramientas para la gestión de la generación y el consumo de los llamados prosumidores (consumidores que a la vez producen su propia energía). Los grupos objetivo son consumidores de los segmentos residencial y comercial, y algunos mercados de energía. Los sistemas de generación estudiados son de tipo fotovoltaico, y se ha considerado también la utilización de sistemas de almacenamiento tanto directos (baterías, supercondensadores) como indirectos (almacenamiento térmico). El trabajo engloba el análisis y la integración de las herramientas para la planificación, operación y evaluación de la Respuesta de la Demanda por parte de los consumidores y agregadores, así como su participación en los mercados de energía. Se han desarrollado modelos de cargas físicamente basados (PBLM), así como modelos de predicción del consumo y la generación renovable a corto plazo (STLF). Asimismo, se han obtenido las líneas base de consumo (CBL) que permiten la medida y verificación de las acciones de Respuesta de la Demanda, para su posterior evaluación y remuneración por parte del mercado y los operadores del sistema eléctrico. Por último, se han aplicado los modelos de Respuesta de la Demanda al sistema eléctrico ferroviario. Se ha evaluado la instalación de sistemas de almacenamiento para aprovechar el frenado regenerativo de los vehículos y la aplicación de políticas de Respuesta de la Demanda que mejoren la eficiencia energética de este sector. Los resultados se presentan en forma de 5 artículos científicos publicados en revistas indexadas. Todos ellos demuestran que la Respuesta de la Demanda puede mejorar la flexibilidad del sistema eléctrico y la eficiencia energética de los consumidores, obteniéndose beneficios tanto a nivel individual (usuarios) como colectivo (sistema eléctrico). La Respuesta de la Demanda puede jugar un papel clave en el desarrollo de los futuros sistemas y mercados de energía, pero para ello es necesario un marco legislativo estable, un aumento de las inversiones, una mayor implicación de todos los agentes involucrados y el apoyo de la tecnología