Microrredes eléctricas

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El tema de las microrredes ha cobrado gran importancia a medida que el uso de la energía solar fotovoltaica se expande a nivel mundial. Junto con la energía solar y las microrredes, otro tema que está cobrando gran impulso es el de los sistemas de almacenamiento. Estos tres elementos están estrechamente relacionados y crean posibilidades para el suministro y el uso de energía eléctrica que antes eran inimaginables.

El uso de sistemas de generación de energía distribuida ha ido en aumento a nivel mundial, incluyendo Brasil. Nuestro país se sumó a esta tendencia en 2012 con la publicación de la Resolución n.º 482 de la ANEEL (Agencia Nacional de Energía Eléctrica), que dio a los consumidores la opción de producir su propia energía. generación distribuida de energía eléctrica Ya no era una novedad en esa época, pero todavía no era accesible para la gran masa de consumidores alimentados a baja tensión.

La resolución abrió un camino, con poca complejidad burocrática, para la conexión de generadores distribuidos a redes de baja tensión y creó el sistema de compensación de créditos, necesario para viabilizar los generadores distribuidos cuando no hay simultaneidad entre generación y consumo.

En la modalidad de generación distribuida la fuente más predominante es energía solar fotovoltaicaDebido a su fácil y rápida instalación y al aprovechamiento de áreas no utilizadas, especialmente en tejados. Tras obtener la libertad de producir su propia energía con sistemas de generación distribuida, los consumidores comenzaron a preguntarse: si puedo producir toda la energía que consumo, ¿para qué necesito la red eléctrica?

O bien: ¿puedo utilizar el sistema fotovoltaico ¿Para aumentar la seguridad de mi instalación ante fallos de red? O bien: ¿puedo añadir baterías a mi sistema fotovoltaico y almacenar energía durante el día para usarla en horas punta, cuando la energía de la red es más cara?

Estas y muchas otras preguntas se pueden responder con una sola palabra: microrredes. Las posibilidades de uso de las microrredes son casi infinitas y pueden brindar a los consumidores la libertad de usar la energía como y cuando quieran, incluso prescindiendo de la red eléctrica pública. Las microrredes también pueden ser una buena respuesta a los problemas políticos, cuando intereses ocultos o fuerzas del mal se oponen a la incorporación masiva de generadores solares distribuidos y otras fuentes renovables en la matriz energética del país.

En un mundo ideal, donde todos cooperan por el bien, los generadores distribuidos serían vistos como una fuerza añadida al sistema eléctrico tradicional, ahorrando agua en los embalses, reduciendo las pérdidas en el sistema de transmisión y haciendo que la energía sea más verde y más barata para la población en su conjunto.

Sin embargo, existen objeciones a este modelo distribuido que, en el futuro, podrían inviabilizar la operación de sistemas fotovoltaicos conectados a la red. Si bien actualmente es económicamente viable y técnicamente más sencillo operar generadores solares conectados a la red, ya existe tecnología disponible para su funcionamiento autónomo si se llega a un punto en que esto sea necesario.

O podemos empezar con algo más sencillo, si las “fuerzas del mal” nos obligan a ello, sin necesidad de operar a fondo. fuera de la red:Nos conectamos a la red, pero no inyectamos nada en ella (esto es lo que llamamos operación de exportación de red cero o simplemente red cero).

Solo utilizamos la energía de la red cuando es necesario y anulamos cualquier justificación técnica o política contra los generadores distribuidos. Esto es perfectamente posible gracias a la limitación controlada de la generación y a las capacidades de almacenamiento que pueden incorporarse a las microrredes cuando operan conectadas a la red eléctrica tradicional.

El diccionario Oxford define con precisión el significado de la palabra microrred, englobando todas las posibilidades mencionadas en los párrafos anteriores (en traducción libre del inglés): “una pequeña red eléctrica con suministro de energía local que generalmente está conectada al sistema eléctrico nacional pero es capaz de funcionar de manera independiente”.

El Departamento de Energía de EE. UU. afirma que “una microrred es una red eléctrica local con capacidad de control, lo que significa que puede desconectarse de la red eléctrica tradicional y operar de forma autónoma”.

Berkeley Lab define una microrred como «un conjunto de cargas y fuentes de energía interconectadas y distribuidas con un límite eléctrico bien definido que actúa como una entidad única y controlable con respecto a la red pública. Una microrred puede conectarse y desconectarse de la red pública para permitir su funcionamiento conectado o aislado».

Todas las definiciones de microrredes, incluidas éstas y otras que no hemos mencionado, convergen en las siguientes características o funciones que podemos obtener con las microrredes:

• Resiliencia o respaldo: la microrred hace más seguro el suministro de electricidad a los consumidores ubicados dentro de su dominio, y puede satisfacer completamente la demanda energética en caso de indisponibilidad de la red pública, ya sea por períodos cortos o largos;
• Independencia energética: la microrred permite el suministro local de energía, reduciendo los costes para los consumidores o haciéndolos energéticamente independientes;
• Eficiencia y ahorro: la microrred permite un uso eficiente e inteligente de la energía, proporcionando ahorros a los consumidores;
• Respuesta en picos: la microrred permite responder a los picos de consumo locales sin sobrecargar la red eléctrica pública;
• Integración de fuentes: la microrred permite la integración, para el abastecimiento local, de diferentes fuentes de energía: generadores diésel, turbinas de gas, sistemas fotovoltaicos, pequeños generadores hidráulicos y turbinas eólicas, por ejemplo;
• Descentralización energética: la microrred descentraliza la generación y el uso de energía eléctrica, ampliando y potenciando el alcance de la generación distribuida, permitiendo llevar más energía a lugares con redes débiles y difundiendo las inversiones en infraestructura eléctrica, generando empleos locales;
• Autonomía: la microrred puede proporcionar suministro eléctrico estable y de calidad a comunidades remotas, bases militares, pequeñas localidades o cualquier tipo de consumidor o grupo de consumidores que no puedan conectarse al sistema eléctrico nacional.

La lista de beneficios de las microrredes no se limita a los puntos mencionados anteriormente y puede ser más extensa. En resumen, las microrredes, como su nombre indica, están diseñadas para grupos pequeños y delimitados de consumidores o cargas, como un campus universitario, un hospital, un centro de datos, una comunidad, un complejo comercial, un condominio o cualquier grupo de consumidores que se diferencie del resto del sistema eléctrico nacional por su pequeño tamaño. Pueden suministrarse de forma conectada a la red o aislada, combinando generadores de una o más fuentes y, generalmente (aunque no necesariamente), con el respaldo de sistemas de baterías.

Hay dos características importantes a recordar al intentar definir qué es (o no es) una microrred:

• La microrred tiene un límite bien definido. Todos los consumidores de la microrred se conectan a la red pública a través de un único punto de conexión.
• Existe la posibilidad de funcionamiento aislado o autónomo, con fuentes de energía propias.

En general, la misión principal de las microrredes es descentralizar el suministro y la gestión de la energía eléctrica, con los objetivos de mejorar el suministro o proporcionar autonomía energética a los consumidores ya conectados a un sistema eléctrico, atender a consumidores aislados o mejorar la eficiencia y posibilitar el uso inteligente de la energía de forma localizada.

La descentralización y diversificación de las fuentes de energía, que son las características más llamativas de las microrredes, solo fueron posibles gracias a los avances en el campo de la electrónica de potencia, una rama de la ingeniería eléctrica que se ocupa del desarrollo de convertidores electrónicos, como inversores y otros tipos de equipos, que permiten cosas mágicas como la conversión e integración de energía eléctrica de diferentes fuentes, la conversión de corriente continua a corriente alterna (o viceversa), la regulación del flujo de potencia en cualquier punto de una instalación, el suministro de energía reactiva sin el uso de condensadores o la conexión de bancos de baterías al sistema eléctrico.

Algunas posibilidades que ofrece la electrónica de potencia e incorporadas al universo de las microrredes se topan con problemas legales, lo que indica que la evolución de la tecnología es más rápida que la de las leyes, regulaciones y estándares técnicos –sin mencionar los lobbys que pueden formarse para bloquear o ralentizar el avance de ciertas tecnologías.

Por ejemplo, una característica excepcional de las microrredes, aún sin regulación en Brasil, es la posibilidad de conectar sistemas de almacenamiento para intercambiar energía con la red eléctrica, lo que permite a los consumidores almacenar energía de la propia red en intervalos determinados para su uso en otros momentos. Esta posibilidad está plenamente alineada con la misión de las microrredes: facilitar la gestión y el uso eficiente de la energía eléctrica de forma localizada.

Otra posibilidad, que mencionamos al principio de este texto, sería el suministro descentralizado a un pequeño grupo de consumidores, que pueden elegir operar de manera completamente aislada o cambiar entre los modos off-grid y on-grid según sus necesidades.

En el caso anterior, incluso si la microrred opera de forma aislada, sin contacto con la red eléctrica pública, esto implica un cambio en la legislación para permitir al propietario o gestor de la microrred el derecho a comercializar energía, distribuyéndola a los consumidores internos. Si la microrred opera alternativamente en modo conectado y aislado de la red, será necesario definir reglas para los procesos de desconexión y reconexión.

Estos problemas regulatorios y legales afectan no sólo a Brasil, sino a varias partes del mundo donde las microrredes están siendo estudiadas y ya están empezando a ser utilizadas.

Aún existen desafíos por superar, principalmente regulatorios, para el uso generalizado de las microrredes, que solo benefician a los consumidores y al sistema eléctrico nacional en su conjunto. Pero la buena noticia es que las barreras tecnológicas para la descentralización de la generación y el uso de la electricidad ya no representan un problema.

Las microrredes son parte e indispensable de la transformación energética que vive el mundo hoy en día, en la que estamos viendo la inserción acelerada de fuentes renovables, la descentralización de la generación eléctrica y la adopción de la electromovilidad, lo que requerirá refuerzos en las redes eléctricas que quizás no sean posibles sin las microrredes.

Referencias

• Microrredes eléctricas: una propuesta para su implementación en Brasil, MM H Bellido, 2018
• El futuro de las microrredes, Asociación Brasileña de Microrredes, 2021
• Revisión de la literatura sobre microrredes: una clasificación basada en capas funcionales, F. Martínez, A. Miralles, M. Rivier, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016
• Microrredes: Análisis del estado actual, las tecnologías, las herramientas de software y los problemas del mercado energético indio, IETE Technical Review, S. Sharma, Y. Sood, 2020
• Cómo funcionan las microrredes, Departamento de Energía de EE.UU.de 2014
• Microrredes: ¿Qué son y cómo funcionan?, N-Sci Technologies, 2019