15.1 Introducción
El cambio hacia un sistema energético totalmente sostenible requerirá, en parte, pasar de un sistema centralizado de generación y distribución a un sistema descentralizado, debido al aumento de las tecnologías descentralizadas de generación de energía que utilizan radiación eólica y solar en tejados. Además, la integración de los sectores de la calefacción y el transporte en el sistema eléctrico dará lugar a un aumento muy significativo de la demanda máxima. Estos desarrollos requieren adaptaciones masivas y costosas a la infraestructura energética, mientras que se espera que la utilización de los activos de producción existentes disminuya del 55% al 35% para 2035 (Strbac et al. 2015). Esto plantea un gran desafío, pero también una oportunidad: si los flujos de energía pueden equilibrarse localmente en microgrids, la demanda de actualización costosa de la infraestructura puede reducirse al mínimo, al tiempo que proporciona estabilidad adicional a la red principal. Por estas razones, «las microredes han sido identificadas como un componente clave de la Smart Grid para mejorar la fiabilidad y la calidad de la energía, aumentando la eficiencia energética del sistema» (Strbac et al. 2015).
Las microredes pueden proporcionar resiliencia y flexibilidad muy necesarias y, por lo tanto, es probable que desempeñen un papel importante en el sistema energético del futuro. Se estima que para 2050, más de la mitad de los hogares de la UE generarán su propia electricidad (Pudjianto et al. 2007). Por lo tanto, es necesario liberar recursos flexibles dentro de las microredes para equilibrar la generación intermitente de energía renovable.
Los sistemas agrícolas urbanos, como la acuapónica (dos Santos 2016), pueden proporcionar esta flexibilidad energética tan necesaria (Goddek y Körner 2019; Yogev et al. 2016). Las plantas pueden crecer dentro de una amplia gama de condiciones externas, ya que están acostumbradas a hacerlo en la naturaleza. Lo mismo se aplica a los peces en un sistema de acuicultura, que pueden prosperar en un amplio rango de temperatura. Estas condiciones de funcionamiento flexibles permiten un efecto amortiguador en los requisitos de entrada de energía, lo que crea un gran grado de flexibilidad dentro del sistema. La alta masa térmica encarnada por el sistema de acuicultura permite almacenar grandes cantidades de calor dentro del sistema. Las luces se pueden encender y apagar dependiendo de la abundancia de electricidad, lo que permite reducir el exceso de generación de electricidad convirtiéndola en valiosa biomasa. Las bombas se pueden operar en sincronía con tiempos máximos de generación de energía (por ejemplo, mediodía) para limitar la potencia máxima neta (afeitado pico). Las unidades de destilación óptimas ([cap. 8](/comunidad/artículos/capter-8-sistemas aquapónicos desacoplados) también tienen una demanda de calor muy flexible y pueden apagarse tan pronto como haya un exceso de suministro de calor o electricidad (es decir, la bomba de calor convertiría entonces la energía eléctrica en energía térmica). Todos estos aspectos hacen que los sistemas aquapónicos sean adecuados para proporcionar flexibilidad a una microred.
Además de proporcionar flexibilidad en el consumo, un sistema acuapónico de bucle múltiple puede integrarse aún más para proporcionar flexibilidad en la producción. El biogás se produce como subproducto de la UASB en la instalación acuapónica. Este biogás puede ser quemado para producir calor y potencia, incorporando un micro-CHP en la microred. La integración de los sistemas aquapónicos dentro de las microredes puede, por lo tanto, aumentar la flexibilidad energética tanto en la demanda como en la oferta.