Las tecnologías que mejoran la red eléctrica hacen exactamente lo que dicen

Las redes eléctricas mundiales se enfrentan a una presión sin precedentes ante el aumento repentino de la demanda derivada de la electrificación, los centros de datos y la integración de las energías renovables, mientras que la infraestructura obsoleta lucha por mantener el ritmo. Los enfoques tradicionales para la expansión de la red —la construcción de nuevas líneas de transmisión y subestaciones— se enfrentan a desafíos crecientes, incluyendo procesos de permisos que a veces demoran décadas, costos crecientes que pueden alcanzar miles de millones por proyecto y una creciente resistencia pública a las nuevas infraestructuras. Esta creciente presión ha creado una necesidad urgente de soluciones innovadoras que puedan liberar la capacidad oculta ya integrada en las redes de transmisión existentes.

¿Qué son los GET y qué hacen?

Las tecnologías de mejora de la red (GET) representan un enfoque transformador para este desafío, ofreciendo a las compañías eléctricas la capacidad de aumentar de forma segura los flujos de energía en las líneas de transmisión existentes hasta en un 40 %, en algunos casos, sin necesidad de nuevas construcciones. Estas tecnologías avanzadas, que incluyen la clasificación dinámica de líneas (DLR) que ajusta la capacidad según las condiciones meteorológicas en tiempo real, conductores avanzados de alta temperatura que pueden transportar una corriente significativamente mayor, y sofisticados controladores de flujo de energía que optimizan el enrutamiento de la electricidad, funcionan maximizando el uso de la infraestructura actual. En lugar de construir alrededor de los cuellos de botella, las GET los eliminan mediante una gestión de la red más inteligente y ágil.

En un episodio de The POWER Podcast , Anna Lafoyiannis, responsable del programa de integración de energías renovables y codirectora de la iniciativa GET SET (Tecnologías de Mejora de la Red para una Transición Energética Inteligente) con EPRI , explicó que las GET pueden ser soluciones de hardware o software. «Su objetivo es aumentar la capacidad, la eficiencia, la fiabilidad o la seguridad de las líneas de transmisión. Por lo tanto, considérelas como complementos para mejorar aún más sus líneas de transmisión», afirmó Lafoyiannis.

“Normalmente, reducen los costos de congestión. Mejoran la integración de las energías renovables. Aumentan la capacidad. Pueden proporcionar aplicaciones de servicio a la red. Por lo tanto, son realmente multifacéticos y muy útiles para la red”, dijo. “En EPRI, los consideramos como una herramienta más en una caja de herramientas”.

Las implicaciones económicas y ambientales son profundas. La implementación de GET puede postergar o eliminar la necesidad de nuevos y costosos proyectos de transmisión, a la vez que acelera la integración de recursos de energía renovable que a menudo quedan estancados debido a las limitaciones de transmisión. Mientras las empresas de servicios públicos de todo el mundo lidian con la doble presión de modernizar sus redes y alcanzar ambiciosos objetivos de energía limpia, las GET ofrecen una atractiva vía de avance que prioriza la innovación sobre la expansión de la infraestructura para crear un sistema eléctrico más resiliente, eficiente y sostenible.

Control avanzado del flujo de potencia y cómo funciona

Smart Wires , empresa con sede en Durham, Carolina del Norte, ha implementado sus tecnologías para optimizar la red eléctrica en cuatro continentes. En colaboración con sus clientes y socios, Smart Wires afirma haber liberado casi 4 GW de capacidad y brindado mayor flexibilidad operativa a los operadores de la red. Recientemente, la empresa anunció que Pacific Gas and Electric Co. (PG&E) implementará la tecnología de control avanzado del flujo de energía (APFC) de Smart Wires en su subestación eléctrica Los Esteros para mitigar las sobrecargas térmicas, redirigir el flujo de energía y aumentar la capacidad disponible. Se espera que el proyecto aumente la capacidad en más de 100 MW en la subestación, ubicada junto a los nuevos centros de datos en desarrollo en la comunidad de Alviso, en San José.

Ted Bloch-Rubin, director de Desarrollo de Negocios para las Américas en Smart Wires, explicó en el podcast cómo funciona la tecnología APFC. "En realidad, lo que hacemos es cambiar las características físicas de los circuitos de transmisión que instalamos", dijo. "Proporcionamos un cambio firme en el flujo de energía, independientemente de las condiciones climáticas y ambientales del sistema".

APFC se refiere a dispositivos modulares basados ​​en electrónica de potencia que pueden controlar los flujos de energía en las redes de transmisión y distribución modificando físicamente las características de las líneas en las que se implementan. Esto permite a los operadores de servicios públicos extraer energía de las líneas sobrecargadas y extraerla de las subutilizadas, aumentando significativamente el suministro de energía a través de la red existente. Este novedoso enfoque es esencial en redes malladas donde, cada vez más, unas pocas líneas congestionadas actúan como cuellos de botella regionales, limitando la capacidad de la red circundante incluso donde existe capacidad disponible. Además de esta funcionalidad esencial de control del flujo de energía, APFC puede proporcionar servicios dinámicos como la mejora de la estabilidad de la tensión y la estabilidad transitoria.

“Lo que hace nuestro dispositivo es inyectar un voltaje en cuadratura con la corriente de línea, es decir, en serie con la corriente de línea en un ángulo de 90 grados, emulando lo que se podría considerar un condensador en serie o un reactor en serie, que cumplen dos funciones opuestas”, explicó Block-Rubin. “Los condensadores en serie incentivan el flujo de potencia de transmisión hacia sus circuitos. Mientras que los reactores en serie actúan como obstáculos, desviando la potencia de esos circuitos”.

APFC está diseñado para ser modular y agnóstico en cuanto a voltaje. Esto significa que, con el tiempo, se pueden agregar más dispositivos APFC de forma fácil y rápida a las instalaciones existentes o reubicarlos en una ubicación alternativa si la red requiere cambios. Esto lo convierte en una solución de red flexible que también puede implementarse rápidamente para facilitar la conexión de nueva generación cuando otros equipos aún se encuentran en las fases de permisos o entrega.

“Hemos tenido proyectos que han transferido más de un gigavatio de potencia sin construir una sola línea nueva”, dijo Bloch-Rubin. “Es realmente emocionante. Y esa velocidad, control, asequibilidad y flexibilidad, tanto en la implementación como en el despacho, crean una gran variedad de aplicaciones interesantes que, en mi opinión, son realmente atractivas para los planificadores, las empresas de servicios públicos y, sin duda, para los clientes”.

Colaborando en soluciones complementarias

EPRI se centra especialmente en cuatro GET que, a su juicio, tienen un gran potencial para aliviar la tensión de la red y que están muy cerca de implementarse a gran escala o que ya lo están. Además de APFC, EPRI cuenta con soluciones DLR, conductores avanzados y optimización topológica.

“No existe una solución milagrosa —ojalá la hubiera—, pero sí existe un enfoque muy bueno: usar todas las tecnologías, todas las opciones, de forma complementaria”, dijo Lafoyiannis. “No voy a elegir una favorita. Diré que, a medida que he trabajado en tecnologías que mejoran la red, mi tecnología favorita ha cambiado con el tiempo, a medida que he aprendido sobre cada una de ellas y sobre sus usos. Simplemente, descubres cada vez más maneras interesantes de aplicarlas y diferentes maneras de usarlas”.

Sin embargo, con proyecciones de que la carga podría aumentar considerablemente en los próximos años a medida que los centros de datos se expanden y la electrificación continúa, las GET no resolverán todos los problemas. Lafoyiannis sugirió que las empresas de servicios públicos también deben incorporar más infraestructura de transmisión tradicional y colaborar en otras soluciones.

“Cuando pensamos en el crecimiento de los centros de datos, se trata principalmente de un crecimiento muy local, muy regional: grandes centros de datos en ciertas ubicaciones”, dijo Lafoyiannis. “Por eso, se requiere una colaboración aún más profunda que la que se podría tener con otros tipos de cargas. Vemos la necesidad de colaboración entre propietarios y promotores, empresas de servicios públicos, el gobierno y todas las partes interesadas”, añadió. “Se trata de asegurarnos de estar preparados para el futuro y de trabajar todos juntos”.

Para escuchar la entrevista completa con Lafoyiannis y Bloch-Rubin, que contiene más información sobre las GET y la optimización de la red eléctrica, escuche el podcast The POWER . Haga clic en el reproductor de SoundCloud a continuación para escucharlo en su navegador o utilice los siguientes enlaces para acceder a la página del programa en su plataforma de podcast favorita:

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— Aaron Larson es el editor ejecutivo de POWER (@AaronL_Power, @POWERmagazine).