Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) han aprendido mucho sobre cómo integrar de manera confiable grandes cantidades de energía eólica y solar en la red, pero existen algunos desafíos pendientes.

Uno de esos desafíos es asegurarse de que la red esté protegida si hay una falla, como un cortocircuito. En una nueva guía y video explicativo, NREL explica cómo resolver este desafío y mantener la protección de los sistemas de energía con niveles más altos de energías renovables en la red futura.

El próximo reto a afrontar tras la inercia

En el sector de la energía eléctrica, se ha realizado un esfuerzo considerable para comprender cómo podría cambiar la planificación y el funcionamiento de la red con el despliegue a gran escala de recursos como la energía eólica y solar fotovoltaica (PV), que utilizan inversores en lugar de los generadores síncronos de las centrales eléctricas convencionales.

Se pensaba que la disminución asociada en la inercia del sistema de energía planteaba un desafío importante para mantener un sistema de energía futuro confiable. En 2020, NREL contrarrestó esto al publicar un video y una guía que explican el papel de la inercia del sistema de energía para mantener las luces encendidas.

Estos artículos describían cómo, aunque el crecimiento de los recursos basados ​​en inversores reducirá la cantidad de inercia en la red, existen múltiples soluciones existentes o posibles para mantener o incluso mejorar la confiabilidad del sistema, por lo que los planificadores y operadores de la red no deben entrar en pánico.

Sin embargo, la inercia es solo uno de varios desafíos que deben abordarse a medida que evoluciona la red.

"Si bien no se ha discutido tan ampliamente como la inercia, la protección contra fallas es otro problema que se debe resolver a medida que la generación basada en inversores continúa creciendo", dijo Paul Denholm, analista principal de energía de NREL y autor principal de ambas guías. "Y tenemos ideas sobre cómo se puede abordar".

¿Qué es la protección contra fallas y por qué es importante?

El tipo de falla más típico es un cortocircuito. En la red eléctrica, pueden ocurrir cortocircuitos, por ejemplo, cuando dos cables se tocan, o cuando un árbol toca un cable. Esto hace que los generadores produzcan una gran oleada de corriente eléctrica. Esto se denomina corriente de falla y puede provocar incendios y dañar el equipo si no se corrige.

En el sistema de energía actual, la corriente de falla es producida principalmente por generadores síncronos en plantas fósiles, nucleares e hidroeléctricas, que pueden producir inherentemente grandes cantidades de corriente. Sin embargo, la tecnología de inversores no suele estar diseñada para producir grandes cantidades de corriente de falla, por lo que en una futura red con altos niveles de energía solar fotovoltaica y eólica, es posible que el sistema de energía deba encontrar nuevas formas de brindar protección contra fallas.

El informe brinda la historia completa

Para educar a los formuladores de políticas y otras partes interesadas, los investigadores del NREL han publicado Comprender la protección de los sistemas de energía en el futuro de la energía limpia, que brinda una breve descripción general de la protección del sistema y la corriente de falla para mantener un sistema de energía seguro. Describe por qué se pueden necesitar enfoques alternativos con el creciente despliegue de generación eólica y solar, y aborda varios enfoques para mantener la protección del sistema en la red en evolución.

"Existe una variedad de opciones que pueden mantener la protección del sistema, incluidas algunas que se comprenden muy bien y tienen un alto grado de certeza, como los condensadores síncronos", dijo Ben Kroposki, director del Centro de Ingeniería de Sistemas de Energía de NREL y coautor del guía. "Otras opciones podrían incluir esquemas de protección completamente nuevos que no dependan de una gran corriente de falla. Estos se encuentran en etapas anteriores de desarrollo, por lo que son menos seguros, pero en última instancia podrían proporcionar los mismos o incluso mayores niveles de protección a un costo menor. "

Por lo tanto, si bien hay pocas dudas de que los futuros sistemas de energía pueden mantener una protección adecuada contra fallas con un mayor despliegue de energía renovable, sigue existiendo una gran incertidumbre sobre cuál será el mejor enfoque.

"El mayor desafío para determinar la combinación de recursos rentable podría ser comprender tanto la necesidad como el costo de varias opciones, que probablemente variarán significativamente según la ubicación y la combinación de recursos existentes y futuros", dijo Denholm.

En NREL, nuestro trabajo continúa, mientras los investigadores buscan respuestas a un desafío a la vez en el camino hacia una red más limpia, asequible y resistente.