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Microrredes: menos costos, más eficiencia y fiabilidad

La evolución de las redes de electricidad es imparable. Esto debido al avance de la generación a nivel local y el desarrollo de microrredes que, en su mayoría, se valen de fuentes renovables para cubrir la demanda y garantizar el suministro in situ. Regularmente están conectadas a una empresa suministradora, aunque también tienen la capacidad de autoabastecimiento y pueden operar de manera aislada, proporcionando mejores niveles de eficiencia y calidad

Por Tilo Buehler y Ritwik Majumder

Vale más maña que fuerza o ¿se necesitan ambas? En el pasado, en cuanto a las redes eléctricas tradicionales, los usuarios finales apenas podían utilizar alguna de ellas (si podían). Las plantas generadoras y las decisiones de control no se encontraban al alcance de los usuarios, quienes tenían un dominio escaso sobre su procedencia o costo. Actualmente, la generación ha dejado de ser pertenencia exclusiva de las grandes centrales eléctricas: los paneles solares en tejados y otras formas de generación distribuida están difuminando la distinción entre productores y usuarios. Además, no solo la “maña” está cada vez más disponible para todo el mundo; el aumento de los niveles de inteligencia integrada y los interruptores controlables hacen posible la descentralización de las decisiones de control. Los propietarios de grandes instalaciones, como hospitales o fábricas, tienen actualmente la capacidad de controlar sus propias redes eléctricas y, de esta forma, reducir costos y emisiones.

Segmentos de microrredes y factores principales que cubren una diversidad de aplicaciones

Es evidente que las redes eléctricas están experimentando una revolución a escala desconocida desde la aparición de la distribución eléctrica. El creciente intercambio de generación local está dando lugar a cambios en la forma en que se gestionan las redes. No es novedad que instalaciones como hospitales y fábricas dispongan de algún sistema auxiliar de emergencia, por lo general, en forma de generadores diésel.

En los últimos años, la tendencia generalizada ha sido aumentar la capacidad de generación local a través de la instalación de células fotovoltaicas, en ocasiones acompañadas de un almacenaje de baterías. A diferencia de los generadores de emergencia, que se mantienen principalmente por razones de seguridad del suministro, los propietarios desean que estas inversiones adicionales se utilicen con la mayor profusión y rentabilidad posibles. El resultado es una estrategia de implementación óptima de la capacidad de generación eléctrica, tanto interna como externa.

Las microrredes pueden adoptar numerosas formas, dimensiones y distribuciones geográficas. De hecho, existen varias definiciones formales de este concepto, pero todas comparten características comunes: tienen múltiples fuentes y cargas, se distribuyen, son controlables y, a la vez, permiten cierta autonomía de control. La finalidad de una microrred también varía de una manera similar y su instalación sirve para reducir costos, disminuir la huella medioambiental y garantizar la seguridad del suministro.

Casi el 99% de las necesidades eléctricas en la isla de Kodiak son cubiertas por generación eólica e hidroeléctrica

Además, pueden conectarse a la red (como en los ejemplos aludidos de hospitales y fábricas) o funcionar de manera totalmente independiente, como en una ubicación geográfica remota. Como ejemplo está la microrred de la isla de Kodiak, frente a la costa de Alaska. Esta isla, que cuenta con 15 mil habitantes y no dispone de conexión a una red externa, cubre prácticamente todas sus necesidades eléctricas a partir de fuentes renovables. La empresa suiza ABB instaló aquí una tecnología de volante de inercia integrado con un sistema de baterías en la isla. Esto, a su vez, permite la integración de más energía renovable generada en un parque eólico ampliado en su microrred eléctrica y soluciona los problemas de estabilidad de la potencia.

Por ello, una manera de definir las microrredes es considerarlas como una versión más pequeña de la red eléctrica pero que se enfrentan, prácticamente, a los mismos retos que su hermana mayor. Cuentan con diversas fuentes de energía, diferentes usuarios y, en muchos casos, puede intercambiar energía con otras redes a través de interconexiones. También existen diferencias significativas ocasionadas, por ejemplo, por una inercia baja, alta penetración de energías renovables o los efectos de la electrónica de potencia controlada.

Un controlador de microrred debe equilibrar los recursos disponibles de manera segura y económica, además de garantizar la seguridad del suministro. Por ello, en algunas situaciones, es posible que atenúen la falta de fiabilidad de una red de suministro, como sucede en hospitales, donde una intervención quirúrgica no puede verse interrumpida por falta de iluminación y, en el caso de una planta industrial, una parada no planificada en la producción puede dar lugar a una gran pérdida económica.

Lo idóneo (si el controlador dispone de las funciones apropiadas) es que una microrred realice una transición eficiente del modo de conexión a la red al modo “isla”, se encargue de la generación y almacenamiento disponibles, además de suministrar cargas cuando se necesiten y evitar que se disparen los dispositivos de protección local.

Asimismo, el controlador debe respaldar la reconexión de la red cuando se encuentre disponible. Éste debe servir para calcular la configuración de energía más económica y garantizar un equilibrio adecuado entre la oferta y la demanda; el objetivo es maximizar la integración de energías renovables y permitir que sean utilizadas hasta en un 100 por ciento, así como ofrecer un elevado nivel de estabilidad y fiabilidad.

El aumento de los niveles de inteligencia integrada hace posible la descentralización de las decisiones de control

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Tilo Buehler
ABB Power Grids Baden-Dättwil, Suiza

 Ritwik Majumder
ABB Corporate Research Västerås, Suecia

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