15 marzo 2010

Revisión de oportunidades y desafíos de la integración de la generación distribuida (1ª PARTE)

En un buen número de artículos venimos hablando de las aplicaciones emergentes de la generación distribuida (ver por ejemplo ¿Qué es la generación distribuida?, "El alivio cubano con la generación distribuida", "Eficiencia energética y generación distribuida".
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Hoy iniciamos una serie de artículos con los que comenzamos a hablar de la integración de la generación distribuida en las redes convencionales. Se trata de una cuestión candente en países como España que están alcanzando niveles elevados de generación distribuida.
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Fue a mediados de los 90 cuando comenzó a crecer el interés por la generación distribuida (DG), y a partir de ese momento comenzaron a plantearse una serie de interrogantes como el potencial de almacenamiento o los desafíos de la integración en las convencionales de distribución. La arquitectura de generación del futuro incorpora la DG, o un concepto más amplio como los recursos de energía distribuidos (DER).
La revolución de la DG ha comenzado en todo el mundo y los gobiernos impulsan ambiciosos objetivos para incorporar generación renovable distribuida (DRG) y energía en ciclo combinado en respuesta al cambio climático y ante la necesidad de diversificar la producción de energía. Energía eólica, fotovoltaica, microturbinas y las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía se encuentran entre las principales tecnologías DG.
Integración de la generación distribuida
El principal reto que surge con el crecimiento de la generación distribuida es su integración en los sistemas de distribución convencionales, en este artículo revisamos brevemente las tres categorías sobre las que debemos fijarnos a la hora de valorar la integración: ambientales, comerciales y normativas. Veamos a continuación cada una de estas tres categorías.
A) AMBIENTAL
El uso de energías renovables y CHP limita las emisiones de efecto invernadero y evita la necesidad de construir nuevas plantas de generación convencionales. El desarrollo reciente de la tecnología de generación a pequeña y mediana escala efectiva en costes para aplicaciones domésticas, tal como micro-CHP (ver "Seguimos con la tecnología micro CHP de alta eficiencia", aporta también nuevas posibilidades.
B) COMERCIAL
La introducción de nuevos agentes en el negocio de la generación hace aparecer a la competencia en un sector tradicionalmente dominado por los monopolios o cuasi-monopolios.
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Otra ventaja importante de la generación distribuida hoy es que la producción de energía tiene lugar junto a los puntos de consumo, por lo que las pérdidas en distribución disminuyen notablemente. .
También hay que destacar que la generación distribuida es importante desde el punto de vista de la diversificación ya que realza la seguridad en el suministro eléctrico. Es por ello que la Unión Europea está estimulando políticas dirigidas a mejorar la seguridad y la sostenibilidad. En orden de soportar el desarrollo de redes de distribución activas y extraer los correspondientes beneficios asociados con la conexión de una cantidad cada vez mayor de DG, nuevas disposiciones necesitan ser desarrolladas. Generalmente tres disposiciones son posibles:
  • Recuperar el coste de la implementación de gestión activa directamente a través de mecanismos de control del precio (incrementando la cantidad de capital recuperable y gasto de operación asociado con la gestión activa. La recuperación de los costes puede conseguirse a través del incremento del cargo por el uso de las redes.
  • Establecer un esquema de incentivos que premie a las compañías que utilicen sistemas DG. Estos mecanismos de incentivos , asumen un diseño conveniente del esquema, y puede llevar al desarrollo de redes de distribución activas.

C) REGULACIONES

En los últimos años hay una creciente preocupación política por la seguridad energética. La sociedad moderna es muy dependiente de la energía y los fallos en el suministro generan trastornos importantes. La Unión Europea en particular tiene establecida una política decidida hacia la seguridad energética y la sostenibilidad. Las políticas más importantes son las siguientes:

  • Distribuir la producción en la red y acercarla a los clientes - El fallo de una estación generadora tendrá un impacto limitado en el sistema comparado con el fallo de una gran planta de generación.
  • Diversificar en tecnologías y fuentes de energía primarias - Diversificando las fuentes de energía y especialmente usando fuentes renovables aumenta el control sobre la energía del futuro.

D) DESAFÍOS AL INCREMENTO DE LA PENETRACIÓN DE LA DG

Los desafíos al incremento de la penetración DG son las siguientes:

Efecto de elevación del voltaje

El efecto de elevación del voltaje es un factor clave que limita la cantidad de DG adicional que puede conectarse a las redes de distribución rural.

Calidad de la energía

Dos aspectos de la calidad de la energía son especialmente importantes: (1) variación de voltajes transitorios y (2) distorsión de armónicos del voltaje de red. Dependiendo de las circunstancias particulares, la DG puede decrementar o incrementar la calidad del voltaje recibido por otros usuarios de la red de distribución. La calidad de la energía es cada vez más importante y la generación está generalmente sujeta a la misma regulación que la carga. En general, la generación distribuida tiende a trabaajr bien. el efecto de nicrementar el nivel de fallo de la red añadiendo generación a menudo lleva a una calidad de energía mejorada. Una notable excepción es que una DG única y grande, por ejemplo una turbina eólica, en una red débil puede originar problemas de calidad de la energía particularemente durante el arranque y la parada.

Protección

Varios aspectos diferentes de la protección de la DG pueden ser identificados: Protección del equipo de generación de fallos internos; protección de la red de distribución fallada de las corrientes de fallo suministradas por la DG; protección anti-islanding o loss-of-main. e impacto de la DG en la protección del sistema de distribución existente. Todos estos aspectos son importantes y deben tenerse en cuenta cuidadosamente al conectar DG a las redes de distrubución.

Estabilidad

Tradicionalente, el diseño de las redes de distribución no precisaba tener en consideración aspectos de estabilidad de la red. Incluso en el presente apenas se considera cuando se abordan proyectos de energías renovables, tan solo en los países con más penetración.

Las áreas que necesitan considerar la penetración incluyen el estudio de transitorios y la estabilidad dinámica.

Continúa en 2ª PARTE

Bibliografía: Integrating distributed generation into electric power systems: A review of drivers, challenges and opportunities. Electric Power Systems Research 77 (2007) 1189-1203

Palabras clave: Distributed energy resources (DER), distributed renewable generation (DRG), transient voltage variation

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