La energía es uno de los costos de mayor magnitud para las entidades mexicanas, desde los hogares hasta las industrias. Estas últimas, en general, se encuentran bajo un esquema tarifario denominado GDMTH, que significa Gran Demanda en Media Tensión Horaria, que es aplicable a los usuarios del servicio de energía eléctrica cuya demanda es superior a los 100 kW (kilowatts).
Esta tarifa se caracteriza porque los precios de la energía son diferentes en función de la hora del día en que se consumió, según períodos llamados “base”, que es el más barato, “intermedio” y “punta”, que es el más costoso.
El precio por cada kWh (kilowatt hora) consumido, puede llegar a ser, en el período punta, de aproximadamente el doble de su valor en el período base. Esta situación incentiva a los usuarios con alta demanda a mover su consumo a los períodos de menor costo, y reducir o incluso detener su producción, y por lo tanto su consumo, en el período punta. Lo anterior permite a la compañía suministradora (CFE) aliviar la congestión de la red eléctrica en horas pico.
A los usuarios con tarifa GDMTH se les aplican adicionalmente otros dos cargos llamados “distribución” y “capacidad”, que están en función de lo que demandan de potencia eléctrica a la red, o de su consumo total.
Por lo tanto, para las empresas o usuarios en esta categoría tarifaria, les resulta muy redituable reducir tanto su consumo energético total (kWh), como eliminar los “picos” de demanda de potencia eléctrica que suceden pocas veces, y en muy cortos períodos de tiempo durante el mes de facturación.
Para lograr ambos objetivos simultáneamente es preciso contar no sólo con un sistema fotovoltaico que genera energía a partir de la luz solar, sino también con un banco de baterías que almacenen la energía, y un sistema de gestión capaz de regular su utilización inteligentemente y a conveniencia en los períodos del día en los que el sol no se encuentra presente. Esto permite incorporar dos estrategias de consumo de energía eléctrica en las que SMA es especialista desde hace más de veinticinco años, y que globalmente se denominan Load Shifting y Peak Shaving.
¿Qué es el Load Shifting?
Se conoce como Load Shifting a la estrategia de gestión de la energía que pueden poner en práctica los usuarios que están regulados por una tarifa horaria, como la GDMTH. Consiste en cargar las baterías en los períodos en los que la energía tiene un precio bajo, para después utilizar esa carga en un período en el que el precio es más elevado, obteniendo así ahorros sustanciales.
Cuando el usuario cuenta solamente con un sistema de almacenamiento en baterías, pero no con un sistema fotovoltaico, la opción más viable es cargar en el período base y descargar en el período punta, en cuyo caso el ahorro obtenido será de aproximadamente el 50% del valor de los kilowatts hora que lograron intercambiarse de horario gracias a las baterías. Este es el modelo clásico de Load Shifting.
Pero, si adicionalmente se cuenta con paneles solares, y el sistema de baterías se carga directamente con la energía generada a partir del sol, cuyo costo operativo es prácticamente cero, entonces el ahorro es mucho mayor.
Es conveniente resaltar que, por lo general, los períodos punta en los que la demanda alcanza sus máximos valores durante el día y por consiguiente los precios de la electricidad son más elevados, ocurren en horarios en los que no se cuenta con la luz solar.
En conclusión, esta estrategia se basa en consumir la energía con un desfase temporal, lo cual da origen al nombre de Load Shifting.
¿De dónde proviene el nombre de peak shaving y en qué consiste?
Algunas empresas tienen una demanda de potencia estable y, como consecuencia, su consumo se encuentra uniformemente repartido en el tiempo. Un ejemplo clásico son aquellas que trabajan sin parar las 24 horas del día y todos los días del año, más o menos con la misma cantidad de máquinas y equipos o sólo con pequeñas variaciones.
Pero, muchas otras empresas generan súbitas y pasajeras sobredemandas por diversos motivos: ya sea que ciertos equipos deben encenderse en momentos u horarios específicos, como por ejemplo el encendido de equipos de aire acondicionado al inicio de las labores o el encendido de la iluminación al anochecer. De igual manera, existen algunos aparatos, como los motores industriales, que al momento de encender demandan una potencia más elevada durante un pequeño lapso, de la que requieren después cuando su funcionamiento se estabiliza. Esto tiene como resultado que también existan incrementos de consumo durante el tiempo que dure dicha sobredemanda.
Si mostramos esas momentáneas o esporádicas sobredemandas, tanto de potencia como de consumo, en forma de gráficas, observaremos que se forman crestas o verdaderos picos que surgen a partir de una línea más o menos horizontal, y que después vuelven a bajar ya sea al mismo valor inicial o a uno distinto, pero otra vez constante.
Hasta hace algunos años, en los recibos se cobraba directamente el concepto de demanda máxima, el cual se veía sensiblemente incrementado por dichos picos. Precisamente por eso se le llamó así a esta estrategia, Peak shaving, que de manera literal significa rasurado de picos. Hoy en México, como ya se explicó, el concepto de demanda máxima se eliminó y se crearon dos nuevos: capacidad y distribución.
Para el cálculo del importe a pagar por esos dos conceptos es necesario obtener un valor de demanda, que ahora se define como el valor más bajo entre dos opciones: para la capacidad, se tomará el más bajo entre la demanda máxima registrada dentro del período punta en cualquier día del mes, y el resultado de una fórmula que tiene una relación directa con el consumo. Para la distribución, será el menor entre la demanda máxima registrada durante el mes, en cualquiera de los tres períodos: base, intermedia y punta, y el resultado de la fórmula cuyo factor determinante es el consumo.
Al valor así obtenido de demanda, se aplicará el precio vigente que, para capacidad es de más de 4 veces el de distribución.
Con un sistema de baterías bien calculado, instalado por profesionales y gestionado sin fallas, se tendría teóricamente la capacidad de reducir la demanda máxima en el horario punta a cero, con lo cual el concepto más costoso, que es el de capacidad, podría eliminarse. Esto ha venido a cambiar radicalmente el concepto, ya que ahora no solamente deseamos rasurar los picos, sino eliminar toda la demanda del período punta cuando menos.
¿Se pueden aplicar ambas estrategias a la vez?
La respuesta es un rotundo sí. Y nos atrevemos a afirmar que no solamente se pueden combinar ambas estrategias de Peak Shaving y Load Shifting, sino que las condiciones actuales han hecho que, si se logra implementar un perfecto, completo y preciso Load Shifting, de manera automática, se estará logrando también un muy buen Peak Shaving, ya que la demanda del período punta se reducirá a cero y, por lo tanto, el cargo por capacidad se reducirá en la misma proporción.
Eso sí, es preciso advertir que, para este tipo de aplicaciones, es indispensable contactar con expertos que tengan experiencia y credenciales, así como componentes robustos y probados a lo largo del tiempo. La elección de componentes correctos, duraderos y de alta longevidad hace que este tipo de sistemas tengan éxito. Por ejemplo, muchos diseñadores eligen marcas con una larga trayectoria en el mercado y tienden a diseñar con redundancia. La redundancia en sistemas de baterías puede, dependiendo de la severidad de la aplicación, marcar la diferencia entre un sistema económicamente fallido y uno exitoso.
En los sistemas SMA, los perfiles Peak Shaving y Load Shiftingvienen ya integrados. Basta con agregar un EnnexOS Data Manager Medium, comúnmente conocido como un data manager, y gestionar los perfiles de uso. Con esta solución incluida en el sistema ya no es necesario pagar por un EMS (Energy Managment Software) externo que haga estas decisiones, disminuyendo así los costos sin sacrificar la calidad o la aplicación.
Existen muchas más aplicaciones y ventajas que se pueden conseguir con los sistemas de almacenamiento de energía en baterías en conjunto con generadores fotovoltaicos, como por ejemplo: sistemas eléctricos aislados, la venta de servicios auxiliares como soporte al voltaje o a la frecuencia, e incluso sistemas de respaldo UPS (Uninterruptible Power Supply), así como un sinfín más de aplicaciones.
Recordemos que la energía no es una infraestructura más, sino que es la más importante de todas. Por lo tanto, ponerla en manos de expertos y personal especializado, así como de fabricantes igual de experimentados, es una decisión no sólo lógica, sino correcta.
Por SMA.