Problemas de estabilidad de la red con las fuentes de energía renovables: Cómo se pueden resolver

A medida que la necesidad de nuevas fases en el sector de la energía comienza a desvelarse, nadie puede restar importancia a la adaptación. Durante mucho tiempo, las redes han transmitido energía, normalmente procedente de fuentes de energía no renovables como el carbón, el petróleo y el gas natural. La producción de esta energía se realiza según un sistema programado y centralizado, por lo que cabría esperar que lograra la estabilidad de la red fácilmente la mayor parte del tiempo. A diferencia de las redes convencionales, en las que los proveedores de energía cuentan con generadores síncronos para apoyar su estabilidad, las redes con fuentes de energía renovables necesitan mucho más para lograr la estabilidad en caso de interrupciones.

Entender la estabilidad de la red

Es muy sencillo: es necesario que haya un equilibrio entre la producción y el consumo en una red eléctrica. Para que haya estabilidad, la energía generada debe ser igual a la consumida. Así que las fuentes de energía "poco fiables" no se llevan bien con las redes convencionales. Para que una red eléctrica se mantenga estable, debe responder a la volatilidad de las perturbaciones de tensión y frecuencia. Por ejemplo, supongamos que se genera más energía de la que se consume o que se consume más energía de la red de la que se genera. En ese caso, es necesario realizar ajustes completos en un plazo aceptable para equilibrar las perturbaciones de frecuencia y los cortes de energía. El equilibrio es lo más importante.

Hagamos entrar en escena a las energías renovables

Según el informe de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el crecimiento del sector de las energías renovables se disparará un 50% entre 2019 y 2024. La energía solar fotovoltaica lidera el camino, seguida de cerca por los proyectos de energía eólica e hidroeléctrica, que están ganando tracción con rápidos despliegues, los más rápidos observados en cuatro años. Este crecimiento se debe a la reducción de los costes de las tecnologías de energías renovables, a los objetivos fijados a nivel mundial y a las políticas de descarbonización, así como a la creciente demanda de electricidad.

En la producción de energía con energía solar, las fluctuaciones en la oferta y la demanda de energía para un lugar concreto pueden provocar inestabilidad en las redes. Estas fluctuaciones se producen porque la intensidad de la luz solar en un entorno con viviendas que utilizan paneles solares, por ejemplo, varía de vez en cuando. Así, mientras la transición a la energía sostenible esté en marcha, los hogares, las oficinas o los usuarios finales en general seguirán teniendo momentos de baja generación de energía a partir de fuentes renovables. Además, podría haber despilfarro cuando el suministro es abundante si los operadores de la red no aplican las medidas adecuadas.

Las turbinas eólicas utilizadas para producir energía renovable también están haciendo un gran trabajo. Sin embargo, las fluctuaciones en la producción de energía suponen una amenaza para la estabilidad de las redes. Estas fluctuaciones provienen de la naturaleza de la velocidad del viento en estas aplicaciones.Confiar en las fuentes de energía renovable conlleva su cuota de desafíos que necesitan soluciones definitivas. Estas soluciones pueden ser las opciones de almacenamiento, el manejo de las fluctuaciones y las especificaciones para determinadas fuentes de ER; (por ejemplo, las soluciones para la energía solar diferirían, si no ligeramente, de las soluciones para las fuentes de energía térmica o hidroeléctrica, los parques eólicos y el resto).

¿Cuáles son los problemas de estabilidad de la red con las fuentes de energía renovables?

Los tres principales retos a los que se enfrentan las redes convencionales a la hora de adoptar las fuentes de energía renovables son:

1. Anomalías de frecuencia y tensión

La naturaleza estocástica de la producción de energía solar y eólica hace que la frecuencia y la tensión producidas sean poco fiables en cierta medida. Se supone que los inversores de potencia ajustan las fluctuaciones del sistema en la generación de energía solar. Sin embargo, han demostrado ser débiles a la hora de llevar a cabo esta tarea. Además, la hora del día y las condiciones meteorológicas afectan continuamente a la producción de energía. Estas condiciones afectan seriamente al funcionamiento de las redes, acercándolas a sus límites.

2. Sobrecarga de las líneas de transmisión existentes

Debido al aumento de la carga en las horas punta, las líneas de transmisión existentes se enfrentan al reto de que su capacidad se adapte a la entrada y salida de energía. Puede producirse una sobrecarga cuando los productores generan demasiada energía sin previo aviso, y todo el sistema se apagaría. Una línea de transmisión tiene su capacidad especificada, y si se sobrepasa este límite, las cargas térmicas se acumulan, provocando daños.

3. Desajuste entre la oferta y la demanda

Por mucho que muchos hogares, oficinas y edificios necesiten la energía para funcionar, no puede ser a la vez. La producción de energía renovable puede ser muy alta en algunos momentos. Pero, también, puede ser baja en otras condiciones. Por lo tanto, la energía generada cuando se necesita puede no ser suficiente o no ajustarse a la demanda.

Cómo resolverlos

Los problemas a los que se enfrentan las redes con fuentes de energía renovables no son insuperables. A medida que surgen los desafíos, las nuevas tecnologías que pueden afrontarlos eficazmente empiezan a presentar una solución. Los operadores de sistemas de distribución pueden recuperar la estabilidad de la red aplicando técnicas y tecnologías que garanticen la adaptación efectiva de las energías renovables en el sector eléctrico.

1. Uso de tecnologías de almacenamiento de energía

Elalmacenamiento de energía es una forma estupenda de resolver los problemas deestabilidad de la red con las energías renovables. No se limita a las baterías de iones de litio inmóviles, sino también a las móviles. El uso de baterías "móviles" implica el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos mediante la tecnología V2G. La transmisión virtual es una de las tecnologías que entran en juego en relación con los sistemas de baterías especialmente configurados. Vienen al rescate de las líneas de transmisión congestionadas y ayudan a las redes a mantener la estabilidad.

2. Implantación de redes inteligentes

Las redes inteligentes tienen muchas características que funcionan de forma inteligente. Las características más ventajosas que afectan a la estabilidad de la red son los sistemas de control y comunicación. Además, los sensores pueden detectar y evaluar los desequilibrios en la distribución de energía. De este modo, se vigila de cerca la salud de los equipos. Así, se puede garantizar la estabilidad de la red con redes inteligentes, y Hive Power proporciona las tecnologías necesarias para esta implementación.Los gestores de la red tienen que estar siempre al tanto de este problema creciente de las inyecciones de energías renovables a las redes de la red y contabilizar estos incrementos con sus correspondientes costes. Además, los operadores pueden encontrar soluciones para los problemas de estabilidad de la red y las renovables en:

• Instalar un gran número de plantas de compensación de energía reactiva y construir líneas de transmisión HVDC desde los centros de generación hasta los centros de carga
• El uso de reguladores de flujo de carga convencionales (sin embargo, éstos resultaron ser demasiado lentos en comparación con el ritmo de crecimiento del uso de las energías renovables)
• Un sistema de gestión dinámica del flujo de carga (que parece ser la mejor opción) se encuentra en un controlador de flujo de energía unificado que puede ser de reacción rápida. Esta solución debería mantener equilibradas las líneas eléctricas dentro del criterio n - 1 gestionando la compensación en serie y en paralelo, lo que mantendría la electricidad encendida y fluyendo de forma óptima.

Hive Power - Solución de estabilidad para redes inteligentes

Nuestros módulos de soluciones abordan los problemas relacionados con la estabilidad de la red con tecnologías basadas en IA. Por ejemplo, los módulos Flexibility Orchestrator para operadores de red proporcionan análisis de red, gestionan la flexibilidad y optimizan la distribución de energía en sus redes. Algunas de las funciones son

• previsión de datos energéticos para la producción y las cargas de energía: se predice cómo será la producción, basándose en operaciones anteriores, y también se puede prever el número de cargas
• Suministro de análisis para la Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) - Los contadores inteligentes pueden medir la energía consumida por tiempo, comprobar los factores de potencia y dar datos relevantes a los consumidores y productores.
• uso de herramientas de supervisión y visualización global: las vistas generalizadas ofrecen una visión más amplia y permiten supervisar y detectar fácilmente los fallos o las anomalías
• gestión óptima de la red mediante el uso de la anal ítica: todos los procesos y operaciones de la red pueden organizarse sistemáticamente cuando la analítica interpreta y comunica todos los datos de la red de forma significativa
• Análisis preventivo de futuras violaciones de la red: utilizando los datos y análisis disponibles en la red, se pueden derivar y poner en marcha medidas preventivas para evitar violaciones.

Si es usted un proveedor de servicios energéticos o un operador de redes de distribución, puede reservar una demostración con nuestro equipo para comprender cómo las soluciones Hive Power FLEXO pueden impulsar sus proyectos de gestión de redes inteligentes.