Las redes y microrredes de servicios públicos tienen mucho en común. Ambos cumplen la misma función: proporcionar energía eléctrica a los consumidores. Ambos están sujetos a las mismas restricciones, asegurando que la generación eléctrica y la carga eléctrica sean iguales en todo momento. Sus componentes, sin embargo, son diferentes.
Las microrredes están a una escala mucho menor que las redes de servicios públicos y, como resultado, incluyen componentes que se reducen en consecuencia.
Estos son los componentes principales de una microrred:
Recursos de generación de electricidad dentro de microrredes
El corazón palpitante de una microrred consiste en un conjunto de recursos de generación de electricidad. Los recursos de generación típicos que se encuentran en las microrredes incluyen generadores diesel y/o de gas natural, paneles solares y turbinas eólicas.
Las microrredes más básicas generalmente se construyen alrededor de uno o más generadores diesel. Cuando el gas natural está disponible, los generadores de gas también se encuentran entre las opciones disponibles. Las microrredes de islas más antiguas, por ejemplo, se basan en una pequeña planta de energía que consta de unos pocos motores diesel acoplados a alternadores. Los generadores son la opción predeterminada para alimentar una microrred porque pueden cubrir una amplia gama de cargas y porque se pueden usar como energía de respaldo. Comienzan rápidamente, responden a los cambios de carga y pueden funcionar con una variedad de combustibles.
La tecnología de pilas de combustible está emergiendo como una opción válida para proporcionar energía bajo demanda en microrredes. Las pilas de combustible pueden funcionar con gas natural, hidrógeno y otros combustibles menos comunes. Aunque su costo sigue siendo demasiado alto para ser utilizado ampliamente, las pilas de combustible de hidrógeno se consideran una fuente potencial de electricidad a pequeña escala sin CO2.
Recursos de energía intermitentes dentro de microrredes
El costo de los paneles solares se ha vuelto tan bajo que, en algunas regiones, su instalación en hogares y negocios es una obviedad. Los campus universitarios, las instalaciones industriales y otros equipados con una microrred pueden instalar paneles solares en grandes cantidades, logrando así un ahorro significativo en sus facturas de energía. De hecho, muchos construyen una microrred específicamente para poder integrar y aprovechar mejor sus recursos solares.
Almacenamiento de energía dentro de microrredes
Muchos propietarios a veces eligen complementar su instalación fotovoltaica doméstica con un paquete de baterías. Del mismo modo, muchos propietarios de microrredes incorporan almacenamiento de energía de batería en su sistema. Con el precio de las baterías de iones de litio en su nivel más bajo, los beneficios de agregar un recurso de almacenamiento de energía a menudo justifican el costo adicional.
Por un lado, los sistemas de almacenamiento de energía de batería proporcionan un servicio conocido como»cambio de tiempo». Las baterías con cambio de tiempo recogen electricidad adicional de un sistema solar de gran tamaño durante el día y luego descargan la batería después de que el sol se haya puesto para satisfacer las demandas de carga durante la noche. Del mismo modo, las baterías se pueden descargar en momentos en que la salida del panel solar no coincide con los requisitos de carga, como períodos cortos de demanda máxima. Esto permite al propietario maximizar el uso de recursos intermitentes.
Otra ventaja de los sistemas de baterías es su capacidad para responder instantáneamente a los cambios en la demanda de electricidad en la microrred. Tener una batería como capacidad de espera a menudo es mucho más rentable que ralentizar un generador adicional las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en caso de que la demanda aumente inesperadamente. Piense en el almacenamiento de energía como la grasa en la microrred donde se almacena la energía.
Gestión de carga dentro de microrredes
Algunos propietarios de microrredes tienen la opción de gestionar activamente la demanda de electricidad de la misma manera que gestionan la generación de electricidad.
De forma predeterminada, cuando una máquina eléctrica grande se pone en marcha en algún lugar de la microrred, los generadores que suministran la microrred deben aumentar rápidamente para satisfacer la demanda adicional. Las microrredes que gestionan activamente la demanda tienen otra opción. Pueden disminuir la demanda en otro lugar de la microrred, por ejemplo, apagando temporalmente el aire acondicionado de un edificio. El resultado es que la demanda y la generación se equilibran de nuevo sin aumentar la generación.
El control y las comunicaciones dentro de microrredes
Las microrredes necesitan un cerebro y un sistema nervioso para funcionar de forma segura y eficaz, por lo que necesitan poseer sofisticados sistemas de control de microrredes.
Las redes de servicios públicos de área amplia sirven a millones de consumidores y tienen una cantidad considerable de inercia, lo que limita la posibilidad de cambios rápidos e incontrolados. Las microrredes, por el contrario, incluyen menos cargas y recursos y son más sensibles a las variaciones de carga y generación. Poner en marcha varias máquinas eléctricas grandes sin la garantía de que hay disponible una cantidad equivalente de generación es una forma segura de bloquear la microrred.
El sistema de control de una microrred normalmente incluye varios controladores y sensores distribuidos por su territorio. También se requiere un sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA) para recopilar datos y distribuir instrucciones.
Si el sistema SCADA es el sistema nervioso de la microrred, entonces el software de gestión de energía es el cerebro; ese software puede ser altamente sofisticado. Las funciones de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático permiten que el software de gestión de energía moderno aprenda a anticipar mejor la carga de los consumidores en la microrred y la generación a partir de activos renovables, para optimizar el sistema para que funcione de la manera más rentable. El software de gestión de la energía se encarga de maximizar el uso de recursos renovables, minimizar los costos de combustibles fósiles y mantener la confiabilidad del equipo y la microrred, todo mientras se envía la carga, dentro de los parámetros especificados por el propietario de la microrred.
Interruptores, inversores y otros equipos
Finalmente, las microrredes incluyen otros componentes críticos, como cables eléctricos, disyuntores, transformadores y más. Estos componentes son los huesos, músculos y vasos sanguíneos de una microrred. Conectan los recursos de generación con los consumidores y permiten que el sistema de control de la microrred realice cambios en el estado de la microrred.
Los interruptores de transferencia automática, por ejemplo, aíslan diferentes activos de generación para garantizar que, por ejemplo, el inversor de CA asociado a un conjunto solar no alimenta electricidad a un generador diesel. Los inversores convierten la alimentación de CC suministrada por baterías o paneles solares en alimentación de CA que se sincroniza adecuadamente con otros recursos de CA en la microrred.
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