STOR-HY: Emmagatzematge hidroelèctric més flexible, eficient i resilient per a la xarxa elèctrica europea

L’acceleració de les energies renovables variables, com l’eòlica i la fotovoltaica, exigeix reforçar la capacitat d’emmagatzematge i la flexibilitat de la xarxa elèctrica europea. En aquest context, les centrals hidroelèctriques reversibles —també conegudes com a centrals de bombeig— són infraestructures clau per emmagatzemar energia a gran escala, donar resposta ràpida a pics de demanda i aportar serveis auxiliars que millorin l’estabilitat del sistema elèctric. A la UE, s’estima que més del 95% de l’energia emmagatzemada a nivell de xarxa elèctrica es fa mitjançant aquesta tecnologia. 

Tanmateix, el nou paper d’aquestes plantes en un sistema energètic amb una component més renovable implica condicions d’operació més exigents: arrencades i aturades més freqüents, canvis ràpids de mode de funcionament, operació en rangs més amplis i més exposició dels components crítics a fenòmens de degradació. Tot plegat pot incrementar els costos d’operació i manteniment, reduir la disponibilitat de les instal·lacions i generar riscos d’aturades no planificades.

STOR-HY (amb nom en anglès, Innovative storage technology and operations in hydropower) dona resposta a aquest repte amb una proposta orientada a minimitzar el CAPEX (Capital Expenditure o inversió inicial) i l’OPEX (Operational Expenditure o despesa operativa) dels projectes innovadors d’emmagatzematge hidroelèctric. Per aconseguir-ho, es treballa per allargar la vida útil dels components i equips de les centrals hidroelèctriques reversibles, millorar-ne la reciclabilitat i definir estratègies d’operació adaptades a esquemes no convencionals, com ara instal·lacions en entorns complexos o amb condicions especialment exigents.

La solució combina sistemes de monitoratge avançats basats en sensors, eines digitals de gestió operativa, controladors en temps real, models computacionals d’alt nivell i algoritmes de manteniment predictiu. Aquests sistemes permeten detectar mecanismes de fallada en fases inicials, anticipar processos de degradació i evitar tant intervencions de manteniment innecessàries com aturades imprevistes. D’aquesta manera, les centrals poden operar amb més fiabilitat, disponibilitat i eficiència.

Un dels elements centrals del projecte és la plataforma ciberfísica de suport avançat a la decisió, anomenada CADS —Cyber-physical platform for Advanced Decision Support—. Aquesta plataforma integra dades de monitoratge, models computacionals i informació operativa per estimar de manera realista la degradació de components crítics, tant en operacions a curt termini com en escenaris de funcionament a llarg termini. La informació generada dona suport a la presa de decisions en l’operació de les plantes i facilita el disseny d’estratègies de control innovadores per a condicions d’alta complexitat.

La validació de la solució proposada es duu a terme en sis demostradors europeus situats a França, Portugal i Regne Unit: Vouglans–Saut Mortier–Coiselet, Le Cheylas i La Rance a França; Alqueva i Vilarinho das Furnas a Portugal; i un demostrador innovatiu de petita escala amb fluid dens. Aquests casos cobreixen diferents situacions innovadores o exigents, com ara el bombament en tàndem, centrals mareomotrius amb aigua salada, plantes híbrides bateries i fotovoltaica flotant, i la reutilització d’una antigua mina de carbó per a l’emmagatzematge hidroelèctric.

L’aportació del CDIF de la UPC, expert en vibracions de turbomaquinària hidroelèctrica, diagnòstic industrial, manteniment preventiu i detecció de danys, se centra en el diagnòstic, la modelització i el monitoratge avançat de sistemes hidràulics i components crítics i en les simulacions fluidodinàmiques i mecàniques (CFD i elements finits). El centre contribueix al desenvolupament de metodologies capaces de relacionar dades reals d’operació amb models computacionals per comprendre millor el comportament dels equips, estimar-ne l’estat de salut i donar suport a decisions operatives més informades. Aquesta experiència és especialment rellevant per ampliar el rang operatiu de les centrals de bombeig i incrementar la flexibilitat de la generació i l’emmagatzematge hidroelèctric a Europa.

A més de l’impacte tecnològic, STOR-HY incorpora una visió de sostenibilitat que inclou aspectes ambientals, de circularitat, econòmics i socials. El projecte té en compte qüestions com els impactes locals, l’acceptació social, les consideracions ecològiques i l’anàlisi de costos al llarg del cicle de vida. També prioritza la creació de connexions regionals amb agents locals, indústria, acadèmia i institucions públiques, amb l’objectiu d’afavorir la transferència de resultats i la seva aplicació en el sector energètic.

Consorci, pressupost i finançament

STOR-HY està finançat pel programa Horizon Europe (GA No. 101172905). Té una durada de 48 mesos (octubre de 2024 - setembre de 2028) i té un pressupost total de 9,58 milions d’euros. 

El consorci està format per 18 socis de 8 països. A més de la UPC, hi participen: GE Vernova, EDP Centre for New Energy Technologies, EDP Produção, Électricité de France, INESC TEC, Universiteit Twente, vgbe, Zabala Innovation, Norwegian Research Centre, KAIZEN Solutions, Institut polytechnique de Grenoble, Sener, Hulleras del Norte, Sociedad Asturiana de Diversificación Minera, Fundación Asturiana de la Energía, Haute école spécialisée de Suisse occidentale i ANDRITZ.