Smartgrid: visión en redes de distribución

 escrito por: Xiomara González

Los sistemas eléctricos de potencia se basan principalmente en grandes centrales eléctricas conectadas a las líneas de transmisión que suministran energía a los sistemas de distribución. Con la aparición de las computadoras, las cargas sensibles y las comunicaciones modernas, un suministro confiable de electricidad con voltaje de alta calidad se convirtió en una necesidad.

Las redes inteligentes son la convergencia de datos e información, junto con tecnologías de operación aplicada a los sistemas de potencia, que permiten el desarrollo de opciones sostenibles para los clientes y el mejoramiento en la seguridad, confiabilidad y eficiencia para las empresas eléctricas (Strzelecki, R., & Benysek, G. Power Electronics in Smart Electrical Energy Networks. Editorial Springer London. 2008).

Se puede definir el SmartGrid como: una red que integra de manera inteligente las acciones de los usuarios que se encuentran conectados a ella -generadores, consumidores y aquellos que son ambas cosas a la vez-, con el fin de conseguir un suministro eléctrico eficiente, seguro y sostenible (http://www.energiaysociedad.es/pdf/smartgrids.pdf).

 En el futuro esta red será fuerte, más flexible, confiable, “auto-curativa”, totalmente controlable, eficiente de recursos y será una plataforma para hacer posible la coexistencia de las redes inteligentes auto-controladas.

El SmartGrid permitirá al cliente tomar un papel activo en el suministro de electricidad, el cual puede ayudar al sistema eléctrico a responder a fallas en los equipos, emergencias relacionadas con el clima y otras condiciones. El SmartGrid, crearía un sistema eléctrico de potencia que (http://energiamayorista.com.co/memorias_SG/fabricantes/abb_ventyx.pdf):

• Reducirá los picos de carga y generará márgenes de reserva.
• Eliminará costos de capital de una nueva infraestructura T&D (Transmisión y Distribución), así como plantas de generación.
• Reducirá las pérdidas de línea de T&D junto con los costos de operación y mantenimiento.
• Redirigirá los flujos de potencia, cambio en los patrones de carga, mejora en los perfiles de tensión y estabilidad.
• Permitirá a las cargas de almacenamiento de energía (ESS) y generación distribuida (DG) participar en las operaciones del sistema.
• A través de un seguimiento exhaustivo, de comunicación rápida y control de la regeneración de las operaciones, tendrá mucha más información sobre el sistema de aumento de los problemas antes de que afecten el servicio.
• Proporciona herramientas del sistema con herramientas de visualización avanzadas para mejorar su capacidad para supervisar el sistema.

En la siguiente tabla se puede observar una comparación entre los modelos de los servicios públicos actuales, con los servicios públicos que se esperan en el futuro con el SmartGrid (http://energiamayorista.com.co/memorias_SG/fabricantes/areva_idms.pdf).

Modelos de servicios públicos

Para mejorar los servicios públicos y los sistemas de potencia a partir del SmartGrid, se deben desarrollar cuatro tipos de redes: despacho inteligente; redes inteligentes de transmisión; redes inteligentes de distribución y subestaciones inteligentes.

Figura 1.Visión del Smart Grid

Sistema freedm

Una de las propuestas en desarrollo para el SmartGrid es el sistema Freedm (gestión y suministro de la futura energía eléctrica renovable), la cual, es la integración de una red de potencia eficiente altamente distribuida y de fuentes alternativas de generación escalables y almacenamiento con los sistemas de potencia existentes.

La siguiente figura muestra el plan de investigación estratégica del centro. El sistema previsto Freedm se desarrollará en los próximos años, en varias fases, con niveles de voltaje y de alimentación adecuada para los usos residenciales e industriales. Las metas de investigación se definen en función de los avances proyectados en tres áreas de investigación: la teoría del sistema Freedm, dispositivos de potencia post-silicio y la tecnología de almacenamiento avanzado.

 (Huang, A.; "FREEDM system - a vision for the future grid," Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE, pp.1-4, July 2010)

Figura 2. Centro del programa de investigación: ciencia fundamental, tecnologías de apoyo y demostración del sistema

El centro del sistema Freedm de un MW, actualmente está en construcción en el Campus Centenario del NCSU en Carolina del Norte (USA), tendrán suficiente fuente de energía plug-and-play para alimentar la sede del centro. No sólo probarán y demostrarán las tecnologías desarrolladas en diversas áreas del centro, sino que también se convertirá en un centro de pruebas para las tecnologías de energías renovables, tecnologías de almacenamiento de energía, tecnologías de redes inteligentes y tecnologías digitales de relé. Más de 37 empresas de la industria están actualmente en asociación con el centro en varias áreas de estudio.

La propuesta del sistema Freedm combina una avanzada tecnología de electrónica de potencia y tecnología de información para formar una futura red de energía de distribución con las siguientes capacidades:

• ·Permitir plug and play de cualquier recurso de energía renovable distribuida (DRER) o dispositivo de almacenamiento de energía distribuida (DEDS), en cualquier lugar y en cualquier momento.
• ·Gestión de carga, DRER y DESD a través del software de red inteligente distribuido (DGI).
• ·Interfaz de la carga, DRER y DEDS a través de una interfaz revolucionaria (transformador de estado sólido)
• · Infraestructura básica de comunicación.
• ·Dispositivo de protección revolucionario llamado dispositivo de aislamiento de fallas (FID)
• ·Tener la capacidad de estar totalmente aislado de la red principal, si es necesario, continúa autónomo opera en base a 100 por ciento de energías renovables.
• ·Contar con calidad perfecta de potencia y garantizar la estabilidad del sistema.
• ·Mejorar la eficiencia del sistema, operar el sistema de CA con factor de potencia unitario.