28. Sep 2023

Ganador del Hackathon KNX: Aumento del autoconsumo al 90% mediante KNX y el el sistema de gestión de energía LUKA

Luc Vercruyssen nos explica cómo el consumo de electricidad autogenerada en una vivienda puede aumentar hasta el 90% en instalaciones de sistemas KNX gestionadas por el sistema de control de energía LUKA, y eso antes de cuantificar los ahorros que se pueden obtener gracias a las tarifas dinámicas.

La electrificación de nuestros hogares y transportes avanza a una velocidad sin precedentes, y se está haciendo inevitable la necesidad de desarrollar redes y edificios inteligentes. Esto se debe a que, en la campaña de descarbonización para hacer la transición de centrales térmicas o nucleares a fuentes de energía renovables, la naturaleza variable de la energía eólica y solar puede provocar un desequilibrio entre la oferta y la demanda. En épocas de falta de producción de electricidad, se arrancan las centrales de gas, lo que provoca emisiones de CO2, mientras que en épocas de exceso de producción eléctrica a partir de energías renovables, se cierran los parques eólicos y solares para evitar la sobrecarga de la red. Si se optimiza el uso de la energía en los edificios mediante sistemas inteligentes, podemos evitar que se desperdicie una enorme cantidad de energía y reducir nuestra huella de carbono.

Ahorros tangibles

Podemos demostrar que, cuando se utiliza un sistema fotovoltaico, los costes anuales de electricidad pueden reducirse aún más si se añade una batería doméstica; aún más si se utiliza la gestión de la energía para aumentar el ahorro en los picos; y aún más si se utiliza la gestión de la energía para aprovechar al máximo las tarifas dinámicas.

Hemos demostrado que podemos conseguir un ahorro total para un hogar medio de unos 1.000 euros al año con una instalación KNX compuesta por los siguiente: una estación de carga, una bomba de calor y una batería de uso doméstico, todo ello gestionado por el controlador de energía LUKA de CDI-Projects. Alcanzamos ese objetivo de la siguiente manera:

Aumentamos el uso de energía autogenerada del 70% al 90%.
Redujimos los picos de uso de la red en un 100%.
Redujimos los costes de uso de la red eléctrica en un 30%.

Las ventajas de KNX

LUKA se conecta a la red KNX mediante un router KNX/IP, y aprovecha los actuadores de conmutación KNX y las pasarelas KNX para medir los flujos de energía y controlar instalaciones técnicas como cargadores de vehículos eléctricos, matrices fotovoltaicas, bombas de calor, baterías domésticas y otros aparatos. También utiliza servicios web, como previsiones meteorológicas y tarifas eléctricas, desde los que recopila toda la información necesaria para optimizar los flujos de energía.

El uso de KNX para comunicarse con los componentes de los hogares inteligentes garantiza un sistema listo para el futuro, flexible y fiable. De hecho, al utilizar interfaces KNX estándar, no es necesario desarrollar software para controlar estos dispositivos.

Demostración práctica

Hemos preparado una instalación KNX práctica compuesta por una estación de carga Mennekes, conectada a través de la pasarela ise SMART CONNECT KNX e-charge II; una bomba de calor Daikin conectada a través de la pasarela Zennio KLIC-DA v2; una batería doméstica AlphaESS conectada a través de la pasarela ABB Modbus KNX; y el controlador LUKA conectado a través de la interfaz MDT IP. Demostramos que podían conseguirse ahorros significativos aumentando el autoconsumo, reduciendo los picos de consumo y equilibrando la producción y la demanda de electricidad en función de las tarifas eléctricas dinámicas (según el tiempo de consumo).

Ahorros y retornos de la inversión

Figura 1. Simulación que muestra el coste anual de utilizar paneles solares y la red para suministrar electricidad a la vivienda y cargar el coche, devolviendo el exceso de generación a la red.

A continuación se muestra una simulación de un cliente con un consumo anual de electricidad de 10000 kWh. El sistema permite cubrir el 33% de las necesidades energéticas del cliente mediante autogeneración, utiliza paneles solares y la red para suministrar electricidad a la vivienda, incluida la carga del coche, y el exceso de electricidad autogenerada se devuelve en la red, como muestra la Figura 1.

Figura 2. Simulación que muestra el coste total de la inversión, el coste anual en electricidad y el aumento del autoconsumo gracias a la adición de una batería doméstica.

A continuación, la simulación indica que si se instalara una batería doméstica, el autoconsumo pasaría del 33% al 70%, y el retorno de la inversión sería de 16,9 años, como muestra la Figura 2.

Figura 3. Simulación que muestra el coste total de la inversión, el coste anual en electricidad y el aumento del autoconsumo gracias a la adición de un sistema de gestión de energía LUKA.

Al añadir un sistema de gestión de energía para gestionarla de forma inteligente, el autoconsumo aumenta hasta el 90%, y el ROI se reduce a 13,1 años, como se muestra en la Figura 3.

Figura 4. Simulación que muestra que se puede ahorrar dinero utilizando una tarifa eléctrica en función del tiempo de uso, sin coste adicional.

Si además cambiamos la tarifa a una tarifa eléctrica en función del tiempo de uso (ToU), el coste anual se reduce aún más, y el ROI desciende a 8,8 años, como se muestra en la Figura 4. Nota: la simulación de la factura de electricidad se realiza mediante la "prueba V", que es una herramienta de simulación independiente.

Conclusión

Hemos demostrado, mediante simulaciones e instalaciones prácticas que optimizan la energía autogenerada, reducen los picos de consumo y aprovechan al máximo las tarifas eléctricas dinámicas, que un sistema de gestión de energía basado en KNX puede conseguir un gran ahorro de energía, con la consiguiente reducción de costes y de la huella de carbono. El retorno de la inversión es muy bueno, y si se escala, puede aumentarse mucho más.

Luc Vercruyssen es ingeniero industrial y director de CDI-Projects, empresa especializada en gestión energética y edificios inteligentes.

www.cdi-projects.com

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