07 julio 2008

Impacto de la generación distribuida en Europa

Hemos mencionado en varias ocasiones la importancia que tiene el desarrollo de sistemas de generación distribuida en la ingeniería y en las pequeñas empresas relacionadas con el sector energético. El pastel del negocio energético ha sido digerido hasta ahora por un número reducido de empresas multinacionales, pero la generación distribuida está cambiando la situación. La demanda creciente de electricidad, y el incremento continuo en el coste de los combustibles sólidos está disparando el desarrollo de soluciones tecnológicas emergentes buscando soluciones más eficientes, respetuosas con el medio ambiente, y de tamaño cada vez menor. Las unidades de pequeño tamaño son uno de los desafíos más interesantes ya que permiten fomentar el desarrollo de proyectos de generación a pequeña escala en diferentes ambientes industriales. En este artículo revisamos brevemente el impacto de la inyección de energía en las redes de distribución a partir de la generación obtenida de forma distribuida.

Impacto de la generación distribuida en las redes de distribución: Tradicionalmente, las redes de distribución se han diseñado y operado para distribuir energía pasivamente desde la generación aguas arriba al sistema de transmisión y al cliente final. El flujo de energía es por lo tanto mono-direccional, desde las subestaciones a los consumidores. Los operadores del sistema no tienen la necesidad de tomar un control activo del flujo del sistema. Cuando se incrementa el número de generadores conectados a la red de distribución, la energía puede transferirse a la inversa, desde las unidades distribuidas a la transmisión y distribución aguas arriba. En esta situación la distribución está sometida a características de control activos.

Para valorar el impacto de las redes de distribución se consideran los siguientes aspectos:

  • Capacidades y congestión de las redes. Pérdidas.
  • Corrientes de cortocircuito.
  • Selectividad de protección.
  • Robustez de la red.
  • Perfil de voltaje.
  • Estabilidad del sistema.
  • Islanding (funcionamiento en isla.
  • Equilibrio y reserva del sistema.
  • Calidad de la energía.

La integración de la generación distribuida en los sistemas de energía eléctrica depende de los efectos que puede tener la instalación de la generación distribuida, no solamente en las redes de distribución, sino también en el sistema de transmisión aguas arriba. En este sentido, tienen que considerarse diferentes aspectos:

  • Efectos del estado dinámico.
  • Efectos del análisis de contingencia.
  • Efectos de protección.
  • Efectos dinámicos.

Actualmente, las redes de distribución son convenientes para acomodar la creciente cuota de generación distribuida, una vez se cumplen los requerimientos del operador del sistema. Sin embargo, a medio plazo, los sistemas de distribución tendrán que verse sometidos a profundos cambios en términos de diseño, desarrollo y filosofía de operación del sistema. Al contrario que las redes de transmisión, las redes de distribución no se han diseñado para operar en presencia de inyecciones de energía. En efecto, las redes de distribución sean creadas con estructuras radiales (especialmente a niveles de tensión media y baja, o con estructuras en forma de malla y operación radial (principalmente a niveles medios y altos de voltaje).

El proceso de transición de los sistemas de distribución hacia esquemas similares a los de transmisión es generalmente gradual y puede requerir varios pasos intermedios. Entre las estrategias a seguir para la modernización de los sistemas de distribución, destacamos la aparición de nuevos conceptos de gestión de la energía como las redes activas, las microrredes, y las plantas de energía virtuales. Asimismo, estos esquemas pueden necesitar la utilización de soluciones avanzadas como las tecnologías de la información y comunicaciones (TIC) y/o los dispositivos de control flexible (FACTS).

  • Redes activas: Las redes activas están consideradas como la evolución probable de las redes de distribución actuales. Los sistemas más recientes, que son pasivos, pueden evolucionar a sistemas estructurados y operados de forma similar a los sistemas de transmisión, es decir, activos y con gestión del flujo de energía bidireccional.
  • Microrredes: Dentro del sistema energético, una microrred es una porción de una red de distribución que contiene fuentes de generación distribuida, junto con sistemas de almacenaje local y cargas controlables. Podemos considerarla como una entidad controlada que puede operarse como una carga o generador única/o agregado, que eventualmente proporciona apoyo y servicios a la red. Las microrredes generalmente tienen una capacidad total instalada que va de unos pocos kW a cientos de MW.
  • Plantas generadoras virtuales: Las plantas generadoras virtuales, VPP, son sistemas de gestión de energía descentralizados cuyo cometido es agregar pequeños generadores diferentes para propósitos de vender energía y/o proporcionar servicios de apoyo del sistema. El concepto en sí mismo no es una nueva tecnología, sino un esquema que combina generación distribuida y almacenaje, explotando las diferentes sinergias entre los componentes del sistema. Esta agregación no requiere necesariamente conexión física, sino que puede efectuarse mediante una interconexión por medio de software. Unidades de generación de distinta índole y localización se hunden para crear una planta generadora virtual.

Bibliografía: The impact of DG on European electricity grids. Cogeneration On-Site Power Production. May-june 2008

Palabras clave: Transmission networks, distribution grids, active network, microgrid y virtual power plant.

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