Las redes inteligentes en el sector eléctrico

Las redes inteligentes tienen aplicaciones en la generación, transmisión, distribución y consumo de energía eléctrica en la industria, comercio o uso residencial. Esta tecnología tiene la capacidad de producir energía localmente de forma distribuida mediante tecnologías limpias, realizar el monitoreo de los dispositivos que la integran aumentando la eficiencia del sistema eléctrico nacional. De esta forma, una red inteligente se puede considerar como la integración de cargas locales, Sistemas de Generación Distribuidos (SDG) como son: generadores eólicos, sistemas fotovoltaicos, celdas de combustible, motores Stirling, turbinas de gas natural, plantas microhidroeléctricas, plantas geotérmicas, etc., sistemas de almacenamiento de energía (banco de baterías, supercapacitores, etc.) y convertidores basados en electrónica de potencia (CBEP) que son la interfaz entre los SGD y la red inteligente, que trabajan como fuentes inversoras de voltaje, rectificadores de voltaje, reguladores de voltaje de CD, etc [1]. Es necesario mencionar que las redes inteligentes pueden trabajar en dos condiciones operativas: conectado a la red donde los SGD’s interactúan con el sistema eléctrico nacional o trabajar en modo de operación autónomo para alimentar cargas aisladas. Cuando la red inteligente está conectada a la red eléctrica tradicional, la tarea de los esquemas de control de los CBEP’s es inyectar a la red la máxima potencia disponible en el SGD para mejorar el nivel de voltaje en uno o varios nodos de interconexión [2].

Cabe hacer mención que, en México se estima que en los próximos tres años se llegará a un pico de inversión en energías renovables de aproximadamente 5 mil millones de dólares anuales para aprovechar energía eólica, solar e hidroeléctricas. De acuerdo con ProMéxico, en el país hay una cartera de 80 proyectos en el sector eólico, solar, biomasa e hidroeléctricas que equivalen a 8 mil 500 millones de dólares [3]. Solamente en energía eólica hay una inversión estimada en 30 mil millones de dólares hasta 2014, para cumplir con la meta del 35% de la potencia eléctrica sea suministrada a partir de renovables y energías limpias. En el uso de energía geotérmica México ya ocupa el cuarto lugar de producción de esta fuente, en los próximos dos años, el país podría contar con 1,200 MW instalados, según la UNAM.  En México se puede llegar a esta cifra para este año, si se invierte en investigación, posicionarnos y explotar en el futuro estos sistemas, donde CFE a ubicado 300 puntos para colocar sistemas geotérmicos hidrotermales. México cuenta con la infraestructura tecnológica y recursos humanos para la exploración y explotación de estos recursos. Existen plantas con esta tecnología en Baja California, Michoacán y Puebla. En relación a la energía solar fotovoltaica existen 36 mega proyectos para instalar 1,000 MW, que equivalen a 2 mil 300 millones de dólares de inversión nueva para los próximos cuatro años.

Sin embargo el principal problema de los SGD que usan energías renovables es su naturaleza estocástica y en algunos sistemas la dependencia de las condiciones climáticas, ocasionando que la potencia generada por el SDG no satisfaga toda la demanda de potencia solicitada por la carga en cada instante de tiempo. En el laboratorio de Control Automático de la Universidad Politécnica de Tulancingo se realizan estudios para interconectar los SGD’s para conocer el impacto de la calidad de la energía con el sistema eléctrico convencional y analizar su respuesta ante condiciones de depresiones y fluctuaciones de voltaje. Estos problemas se pueden resolver utilizando sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna en las redes de distribución (D-FACTS) [4]. El desempeño de operación de la red inteligente junto al D-FACTS se puede utilizar para mejora en los perfiles de voltaje en los buses del alimentador, mejorar el factor de potencia y disminuir perdidas de energía, mitigar las distorsiones armónicas y disminuir el error relativo voltaje- frecuencia [5].

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[1].Allal M. Bouzid, Josep M. Guerrero, Ahmed Cheriti, Mohamed Bouhamid, Pierre Sicard, Mustapha Benghanem, “A survey on control of electric power distributed generation systems for microgrid applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 44, (2015), pp. 751–766.

[2]. Jiayi H, Chuanwen J, Rong X. A review on distributed energy resources and Microgrid. Renew Sustain Energy Rev 2008;12:2472–83.

[3]. Shaila Rosagel, “Energias renovables esperan reglas claras para arrancar; quieren competir rn equidad: AMDEE”,  Energiahoy, vol. 128, pp.42-47, dic. 2014.

[4]. Hossam A. Gabbar, Abdelazeem A. Abdelsalam, “Microgrid energy management in grid-connected and islanding modes based on SVC”, Energy Conversion and Management, vol. 86, (2014), pp. 964–972.

[5]. Y.W. Li, C.N. Kao, “An accurate power control strategy for power-electronics-interfaced distributed generation units operating in a low-voltage multibus microgrid”, IEEE Trans Power Electron, 24 (2009), pp. 2977–2988

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Dr. Omar Aguilar Mejía

Profesor investigador de la Universidad Politécnica de Tulancingo