La energía renovable está aumentando en Europa a medida que la economía se desarrolla alejándose del uso de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. pero una red eléctrica envejecida está luchando por mantenerse al día con el rápido ritmo de los desarrollos.

Diseñado originalmente para obtener y distribuir energía de unas pocas fuentes grandes, La red eléctrica europea debe ahora hacer frente a una clase emergente de fuentes de energía, como solar, viento, mareas y térmicas, de varios proveedores diferentes. Las energías renovables también pueden tener disponibilidad intermitente o producir aumentos repentinos de la electricidad.

Esta irregularidad puede estresar la red de líneas de distribución y subestaciones que componen la red, causando fallas que pueden resultar en frecuentes cortes de energía, equipos dañados y pérdida de productividad para la economía.

Por tales razones, Es posible que no se permita a los productores de energía independientes conectar fuentes de energía renovables hasta que se actualice la red. creando un cuello de botella para los proveedores de energía.

'Las conexiones pueden retrasarse años o pueden no suceder en absoluto, 'dijo Yoram Valent, el cofundador de la empresa israelí GridON. 'Esto tiene un impacto negativo en la capacidad de energía que los operadores de servicios públicos pueden ofrecer, al tiempo que retrasa el flujo de ingresos potencial de las deseables fuentes renovables bajas en carbono ”.

GridON fabrica dispositivos llamados limitadores de corriente de falla (FCL), que se instalan en puntos clave de la red para limitar las corrientes eléctricas anormales.

Al reaccionar instantáneamente a fallas y picos de corriente, Los FCL mejoran la resiliencia de la red y permiten aumentar la capacidad energética, lo que puede incluir la adición de nuevas fuentes de productores independientes, sin la tarea muy costosa y lenta de renovar toda la red.

Productores de renovables

Valent y sus colegas han creado un FCL que ha estado en el mercado desde 2013. Sin embargo, resultó ser demasiado grande y costoso para los productores de energías renovables, como los parques eólicos que alimentan el nivel de distribución de la red.

Como parte de un proyecto apoyado por la UE que finalizó el año pasado, combinaron la tecnología central utilizada en su dispositivo a gran escala con un sistema de electrónica de potencia, para crear un FCL mucho más pequeño y ligero adecuado para la producción de energía renovable. Está diseñado para ser instalado en las subestaciones de servicios públicos o en los sitios de generación de energía y mitigar las corrientes de falla excesivas de la fuente renovable. La reducción del tamaño de la FCL también ayudó a reducir su costo.

Esto significa que en el futuro, las nuevas fuentes de energía deberían obtener la aprobación para conectarse a la red mucho más rápido. En el Reino Unido, uno de los países donde la red está desactualizada y necesita una actualización importante, Valent y sus colegas están al tanto de cientos de solicitudes de productores renovables que quieren vincularse.

'Al utilizar nuestro FCL, Garantizamos que la red no estará expuesta a fallas excesivas y que las aprobaciones de conexión pueden ser más rápidas. dijo Valent. 'Es un facilitador para conectar nuevas fuentes, renovable o cualquiera, a la red.

El uso de superconductores, materiales que conducen la electricidad sin perder energía, también podría mejorar la tecnología FCL. Los materiales convencionales, como el alambre de cobre, pierden una parte de su energía a medida que la carga atraviesa el metal. Los superconductores no permiten por sí mismos que se pierda energía en la transmisión, aunque los superconductores operativos consumen energía a través de costosos sistemas de enfriamiento criogénico.

Los limitadores de corriente de falla superconductores (SCFCL) deberían ser mucho más efectivos cuando están involucrados voltajes altos, combinando la disipación de baja potencia, alta sensibilidad y alta velocidad de operación.

El mayor desafío es hacer que los superconductores funcionen a temperaturas más altas; por lo general, deben estar cerca del cero absoluto para funcionar de manera efectiva. Esto significa que los SCFCL son demasiado costosos para un uso comercial generalizado.

Transmisión de potencia

El profesor Pascal Tixador y su grupo del Institut Néel, uno de los laboratorios del Centro Nacional Francés de Investigación Científica, y socios, tienen como objetivo hacer que los SCFCL sean más asequibles y robustos como parte del proyecto FASTGRID para desarrollar una mejor transmisión de energía.

Para reducir el costo de los SCFCL, el equipo está diseñando mejores versiones de ReBCO (tierras raras, bario, óxido de cobre) que ahora se utilizan en sus dispositivos.

Están buscando la aplicación de nuevos cables superconductores con un componente de zafiro para su uso en SCFCL. Los avances recientes han permitido que se produzcan capas delgadas a partir del mineral. Cuando se agrega un recubrimiento superconductor, Estos cables tienen una capacidad sobresaliente para limitar la corriente anormal y transportar muchas veces más corriente que sus predecesores de cobre. propiedades que se han validado en el laboratorio.

El siguiente paso es evaluar cómo podrían implementarse en SCFCL a escala industrial y encontrar una manera de hacerlos rentables.

La tecnología podría ser vital para los planes de crear una superred europea y un mercado energético único. En este momento, cada país tiene su propia infraestructura energética y la energía no fluye libremente a través de las fronteras. Pero se ha propuesto una nueva red para agrupar la electricidad que se extiende por Europa y la región circundante. Debería ayudar con la adopción de energías renovables, donde los apagones breves son un problema. An area depending on energy from a wind farm, por ejemplo, could use energy produced elsewhere by solar in times of low wind.

Corriente continua

Developing a supergrid will require a new high voltage direct current (HVDC) grid system. Direct current is required to transport electricity over long distances instead of alternating current, which is more efficient in smaller networks. Sin embargo, fault current can be more severe when direct current is used, making FCLs even more crucial. 'FCLs can reduce the fault current that needs to be cut by a factor of 10, ' said Prof. Tixador.

SCFCLs are the only viable solution to limit abnormal currents produced by high voltages, according to Prof. Tixador. The goal of the EU-funded FASTGRID research is to provide high-voltage superconducting transmission lines that can be used in the next generation transmission network. SCFCLs, together with future energy storage systems, would be an important element in assuring the safety and reliability of the network.