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17/10/2013  
Gestión de la energía en redes eléctricas inteligentes

En un pasado no tan distante, las redes eléctricas se controlaban sin necesidad de un sistema de gestión avanzado, dado que las líneas eléctricas acostumbraban a estar sobredimensionadas, presentaban bajas impedancias y los flujos de potencia eran exclusivamente unidireccionales, por lo que no se requería un control inteligente para mantener la operación del sistema entre los límites establecidos.


AUTOR | Milan Prodanovic. Jefe de la Unidad de Sistemas Eléctricos / Félix Marín. Responsable de Desarrollo y Transferencia de Tecnología del Instituto IMDEA Energía



Sin embargo, en las últimas décadas, la creciente penetración de la generación distribuida, asociada fundamentalmente a las energías renovables, y la aparición de los flujos bidireccionales, han desencadenado un proceso de cambio radical de las redes eléctricas y se ha hecho necesaria la instalación de múltiples dispositivos novedosos de medición y control con el objetivo de mejorar el rendimiento de las redes, reducir las pérdidas y dotar de una mayor flexibilidad al sistema de transporte de energía, manteniendo su seguridad y fiabilidad de operación. Como consecuencia, hoy en día, podemos encontrar subestaciones eléctricas equipadas con mediciones instantáneas de los flujos de potencia y con modernos sistemas de telecomunicación, lo que favorece el desarrollo y aplicación de algoritmos de gestión cada vez más inteligentes.

Siguiendo estas líneas de evolución, en los últimos años se han desarrollado diversos modos de gestión energética, sobre todo para altas penetraciones de fuentes renovables, se han incorporado dispositivos de almacenamiento en las redes eléctricas de distribución y se están investigando intensamente distintas alternativas de gestión de la demanda eléctrica para respaldar al sistema. Las redes eléctricas resultantes se denominan 'redes inteligentes' en la mayor parte de la literatura por su capacidad para mejorar la utilización de los recursos y no sólo reaccionar ante un evento imprevisto, a la vez que, de manera proactiva, integran los datos y medidas disponibles.

El principal problema al que se enfrentan todos los algoritmos de control consiste en cómo minimizar la incertidumbre asociada tanto al consumo energético como a las condiciones ambientales, de forma que se puedan integrar adecuadamente más fuentes renovables en las redes y se eviten tanto la congestión de las líneas como las puntas de tensión. Por otra parte, el desarrollo de nuevas tecnologías para mejorar el rendimiento en las redes eléctricas, entre las que se pueden citar, instalaciones de almacenamiento de energía, convertidores de electrónica de potencia como interfaces para fuentes de energía fotovoltaica o eólica, sensores de flujo de potencia y detección de fallos bidireccionales o cogeneración distribuida, contribuirán a superar los desafíos actuales en las redes de distribución, siempre que se gestionen correctamente.

Se han presentado diversas propuestas para mejorar la estructura del sistema de gestión de las redes eléctricas que, hasta ahora, se mantienen centralizadas. En algunos casos se considera la organización distribuida, que proporciona más autonomía de operación, pero requiere un constante intercambio de datos en la red. Sin embargo, la mayoría de los algoritmos, tanto centralizados como distribuidos, todavía siguen utilizando los datos disponibles para gestionar el sistema de una forma reactiva y actúan solamente cuando el sistema se sale de los límites permitidos. Además, a la hora de considerar la integración de generación renovable y de dispositivos de almacenamiento de energía, se asume que la red de distribución tiene por objeto únicamente transportar la energía a los consumidores, careciendo de una acción coordinada para minimizar las pérdidas y los efectos de incertidumbre de la demanda y de la generación por parte de las fuentes renovables.

En el ámbito de las redes de distribución, entre los retos más importantes y urgentes destacan la congestión de las líneas, el control de tensión, la reconfiguración en el caso de emergencias, la integración y control de las fuentes renovables y el almacenamiento de energía. Las empresas de distribución también muestran un creciente interés por la gestión activa de la demanda y los métodos para obtener una respuesta adecuada de los consumidores.

En las microrredes, caso de redes domésticas o sistemas de gestión de edificios inteligentes, los retos principales se asocian a la incertidumbre de la demanda y la poca inercia del sistema energético, por lo que las principales áreas de interés son la estabilidad del sistema y la disponibilidad de energía en tiempo real. Todavía, la mayoría de los algoritmos de control de estos sistemas energéticos pequeños son reactivos. Además, las fuentes renovables, las instalaciones de cogeneración o las turbinas de gas instaladas suelen precisar de una conexión a la red eléctrica para permitir el equilibrio energético. Actualmente, se están desarrollando métodos de control proactivo para mejorar el rendimiento de los recursos energéticos e incrementar la eficiencia energética.

Las 'redes inteligentes' no son una tecnología, sino que presentan numerosas oportunidades en el proceso de su transformación y desarrollo hacia un sistema más flexible, eficiente, seguro, respetuoso con el medio ambiente y económico. En la Jornada Internacional sobre Gestión de la Energía en Redes Eléctricas Inteligentes (International Workshop on Energy Management in Smartgrids) que se celebrará en el auditorio de IMDEA Energía en el Parque Tecnológico de Móstoles el 25 de noviembre de 2013 se darán cita prestigiosos ponentes procedentes de Reino Unido, Bélgica, Serbia, Grecia y España, con experiencia en diversos sectores (académico, investigación y desarrollo, redes eléctricas, automatización y elementos de control de las redes, energías renovables, edificios y hoteles inteligentes) con el objeto de abordar los aspectos más relevantes para el desarrollo de los sistemas futuros de control de las redes eléctricas.



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