Crear una plataforma duradera para mapear el futuro de la energía

A medida que los costos de la energía se disparan y las industrias luchan por sobrevivir, EMB3R puede marcar la diferencia. Investigadores con sede en Austria revelan cómo la plataforma está configurada para ayudar a las empresas a convertir de manera rentable el calor residual en una valiosa fuente de ingresos, ahora y durante muchos años.

¿Cómo se crea una plataforma digital que pueda unir a los proveedores y usuarios potenciales de calor residual a escala local y nacional al tiempo que proporciona datos significativos sobre el precio y la eficiencia de la red ahora y en el futuro? Esta es una pregunta que los investigadores de la start-up de economía energética con sede en Viena, e-think energy research y Technische Universität Wien (TU Wien) han respondido mientras desarrollaban la plataforma EMB3Rs.

Diseñada para unir a los proveedores de calor residual y los usuarios finales, la plataforma mapea el suministro y la demanda de energía térmica de las partes interesadas potenciales y determina la opción más económica para conectar a los usuarios potenciales. La plataforma mostrará cómo el exceso de calor y frío se puede reutilizar como fuente de energía valiosa para otros procesos industriales, calefacción urbana y otras aplicaciones.

Ali Kök del Energy Economics Group de TU Wien y Marcus Hummel de e-think han trabajado juntos para definir los requisitos y especificaciones de la plataforma EMB3Rs. En palabras de Hummel, «este fue un proceso intensivo y ciertamente no fue una tarea sencilla». Pero a medida que el proyecto se acerca a su fin, tanto Kök como Hummel confían en que su perseverancia ha valido la pena y lo hará durante muchos años.

Atravesando la distancia

EMB3Rs incluye varios módulos de software de código abierto que han sido programados para manejar una gran variedad de datos técnicos y económicos relacionados con la energía. Por ejemplo, un módulo comercial evalúa el riesgo en una configuración energética, un módulo de optimización tecnoeconómica determina la opción de menor costo para usar el exceso de energía térmica en una cadena de suministro y un módulo de mercado calcula los precios potenciales del calor residual en diferentes entornos de mercado. .

Ali Kök y sus colegas de TU Wien han estado desarrollando el importante módulo GIS de la plataforma. Esto es fundamental para encontrar la forma más rentable de conectar fuentes y sumideros de calor/frío, y considera las opciones para reutilizar el calor/frío residual a cierta distancia de un sistema de calefacción y refrigeración de distrito.

Como parte de sus cálculos, el módulo GIS determina la distancia entre la fuente y el sumidero, diseña una posible solución de red y luego calcula los costos de inversión de red necesarios de esa red y las pérdidas de calor/frío asociadas. Estos cálculos exigen datos diversos; los ejemplos incluyen costos de bombas, tuberías y excavaciones, temperaturas del suelo y capacidad de calor del agua, y la ubicación de caminos accesibles.

Según Kök, él y sus colegas recuperaron datos de la información de los usuarios y trabajaron en estrecha colaboración con ADENE (Agência para Energia) en Portugal. Aquí, las bases de datos de ADENE de Certificados de Eficiencia Energética (EPC) de Edificios portugueses y de Auditorías de la Industria fueron fundamentales para localizar fuentes y sumideros de calor/frío potenciales y determinar soluciones de red a nivel local y nacional.

Los investigadores también descargaron los datos más importantes de la red de carreteras de la base de datos de hojas de ruta gratuita y de código abierto OpenStreetMap. «[Our GIS module] utiliza datos de esta base de datos geográfica para crear, por ejemplo, la red de calefacción urbana más corta», explica Kök.

La escala importa

Es importante destacar que, a lo largo del desarrollo del módulo GIS, la escalabilidad estuvo en la vanguardia de las mentes de Kök y sus colegas. Como señala Kök, «en algunos casos, puede modelar áreas pequeñas con una cantidad pequeña de fuentes de calor y usuarios, pero también puede querer modelar a un nivel regional grande, como parte de una gran ciudad».

Para garantizar que la plataforma EMB3Rs se escale fácilmente de nivel local a nacional, los investigadores diseñaron el módulo GIS para reducir la resolución de sus redes a medida que crece el área que se está modelando. Fundamentalmente, esto también garantiza que los tiempos de cálculo del módulo sigan siendo relativamente cortos cuando se diseña una red en un área grande.

«Si el usuario está haciendo una evaluación nacional, [the module] no se pueden utilizar todas las carreteras de un país entero, ya que los tiempos de cálculo son interminables», dice Kök. «Así que, en función de la complejidad de un área, eliminamos los detalles y bajamos la resolución de la red para garantizar la escalabilidad». Por ejemplo, el módulo eliminará los carriles para bicicletas y los senderos para peatones de sus cálculos a medida que se amplía.

«Conseguir el compromiso correcto entre detalle y escalabilidad ha sido un desafío clave, pero lo hemos logrado», agrega. «Nuestro objetivo ha sido usar EMB3R en estudios de casos muy pequeños, pero es posible que también queramos usarlo a nivel nacional».

Las complejidades del diseño del módulo y la integración a la plataforma no se pueden perder en ninguna audiencia; de hecho, tanto e-think como TUWien han coordinado el complicado proceso de definir los requisitos del módulo y la plataforma, en línea con todas las necesidades del usuario. Aun así, después de años de desarrollo, Hummel está seguro de que los beneficios de los EMB3R serán duraderos.

Como él destaca, la plataforma puede entregar datos «a nivel de calle» matizados y detallados, lo que la convierte en una herramienta de prefactibilidad muy útil para planificar y diseñar soluciones energéticas. «Las herramientas digitales son cada vez más importantes: a medida que se generan datos más detallados, es necesario analizarlos y necesitamos herramientas para hacerlo», dice.

«Descubrimos que puede ser bastante difícil mantener vivo el desarrollo de herramientas de código abierto… pero creo que será diferente para una herramienta de prefactibilidad como EMB3R, ya que la información que proporciona la plataforma se puede llevar directamente a tomadores de decisiones y ser utilizados en el desarrollo de proyectos», agrega. «Teniendo esto en cuenta, creo que existe una posibilidad real de que los EMB3R sean un proyecto de larga duración por el que los usuarios también pagarán».

Impacto duradero

Entonces, a medida que el proyecto EMB3Rs llega a su fin, ¿qué impacto tendrá la plataforma en los crecientes problemas energéticos del mundo? Para Hummel, la respuesta radica no solo en tener la longevidad para marcar la diferencia, sino también en la educación. Él cree que EMB3Rs tiene una oportunidad real de mostrar a las industrias que generan calor residual cómo se puede utilizar para crear un flujo de ingresos potencial, especialmente en los sistemas de calefacción de distrito.

«Debido a que el calor residual está al final del tubo, también está al final de los pensamientos de muchas industrias, pero con los EMB3R, podemos demostrar el valor del calor residual», dice.

«Por ejemplo, los EMB3R pueden mostrar cómo el precio que obtiene por suministrar calor residual a un sistema de calefacción de distrito dependerá de cuánto calor tenga, con qué frecuencia lo tenga, la demanda y otras opciones de suministro en la red», dijo. agrega. «He visto varios contratos de calor residual desfavorables, pero eso se debe al hecho de que las empresas simplemente no saben cuánto dinero deberían recibir por ello».

Kök está de acuerdo y considera que la plataforma EMB3Rs ha llegado en el momento justo. «Recientemente asistí a una conferencia científica que se centró en la calefacción urbana, y aquí escuchamos cómo algunas empresas han sobrevivido a los altos precios de la energía vendiendo su calor residual», dice. «Entonces, la crisis energética de hoy ya está motivando a las empresas a ver cómo pueden generar ingresos al integrar el calor residual en los sistemas de energía».

Proporcionado por el Instituto Europeo de Comunicación Científica (ESCI)