En el panorama energético actual apreciamos cómo el número de plantas generadoras descentralizadas sigue creciendo mientras que la capacidad de las centrales eléctricas convencionales se está reduciendo paulatinamente. En otras palabras, aunque la mayoría de la energía a nivel mundial se siga produciendo en sistemas centralizados, asistimos a un incremento de los sistemas de generación distribuida.

Debido a su complejidad, el sistema de suministro de energía eléctrica actual es cada vez más susceptible a perturbaciones y, por ello, es necesario contar las herramientas para garantizar tanto su estabilidad como su fiabilidad. Las perturbaciones eléctricas son aquellos fenómenos o eventos que afectan a las características del suministro eléctrico influyendo en la llamada calidad de la energía –power quality, en inglés-.

El tiempo es un factor clave para la red eléctrica: conocer cada fluctuación en tiempo real -e incluso poder simularla con anterioridad- nos permite optimizar los procesos dinámicos de la red y anticiparnos a las incidencias evitando así cortes y apagones.

DynaGridCenter o cómo integrar distintas fuentes de energía en una única red

Siemens ha desarrollado, junto a otros socios especializados en ciencia e investigación, una nueva generación en el control de redes a través del proyecto DynaGridCenter. En DynaGridCenter se estudian los procesos dinámicos de la transición de energía a la red eléctrica y proporcionan recomendaciones específicas a determinadas acciones para optimizar las redes, mantener su estabilidad y evitar apagones.

DynaGridCenter está estudiando los procesos dinámicos desencadenados por la distribución desigual de la carga en la red y descubriendo cómo responder sistemáticamente a ellos. Los sistemas de control tienen dos funciones clave: la primera es regular automáticamente el sistema para mantener la “marcha” más suave y estable o la operación de la red. Y la segunda función es la detección temprana de obstáculos o fallos de funcionamiento para que puedan ser reconducidos o evitarlos.

Estos son los pasos que han seguido los científicos de DynaGridCenter para monitorear la red:

  1. Se ha usado un centro de control de red en la Universidad Técnica de Ilmenau, en Alemania
  2. Este se ha acoplado a una red eléctrica simulada, operada por la Universidad de Otto-von-Guericke en Magdeburgo
  3. De este modo, las unidades de medición fasorial (PMU) trasmiten el nivel y el ángulo de fase de la corriente y voltaje a intervalos de 20 milisegundos, añadiendo un componente altamente dinámico a los valores medidos, que actualmente se transmiten en el rango de segundos.
  4. Los datos de la PMU se sincronizan en el tiempo y, por lo tanto, se pueden comparar directamente, lo que permite que se vean los procesos de vibración y transitorios no deseados en la red.

Hasta ahora, gracias a DynaGridCenter ha sido posible evitar los procesos dinámicos peligrosos en la red que pueden provocar apagones, mediante la toma de medidas preventivas. Por ejemplo, los operadores de redes pueden intervenir en los horarios de las centrales eléctricas para evitar cuellos de botella inminentes.

Esta intervención incurre en costos en el rango de hasta mil millones de euros por año. Los nuevos programas de monitorización y control pueden hacer esto, porque no solo visualizan las situaciones peligrosas que surgen durante una sobrecarga, sino que también toman las contramedidas necesarias mucho más rápido que el personal de una planta.

Planeado por un período de tres años, el proyecto de investigación DynaGridCenter comenzó el 1 de octubre de 2015. Los socios del proyecto han sido Siemens, la Universidad Otto-von-Guericke de Magdeburgo, la Universidad Técnica de Ilmenau, la Universidad de Ruhr en Bochum, el Instituto Fraunhofer para la Operación de Fábrica y Automatización (IFF) en Magdeburgo, y el Instituto Fraunhofer de Optrónica, Tecnologías de Sistemas y Explotación de Imágenes, Rama de Tecnología de Sistemas Avanzados (IOSB-AST) en Ilmenau. Los operadores de la red de transmisión 50Hertz Transmission, TransnetBW, TenneT y Amprion fueron asociados del proyecto.