Colapso Eléctrico Mundial: ¿Profecía o Realidad?

EL COLAPSO DEL SISTEMA ELÉCTRICO MUNDIAL, ¿PROFECÍA O
REALIDAD?
La creciente demanda de electricidad ha puesto a prueba los límites
de nuestra capacidad técnica y operativa. Mientras los avances
tecnológicos prometen soluciones, los desafíos estructurales y
económicos continúan definiendo el rumbo del sistema eléctrico
global. ¿Estamos ante una crisis inevitable o ante un modelo que
responde más a decisiones económicas y políticas que a restricciones
técnicas?
Msc. Ing. Lic. Juan Carlos González Medina
04 de mayo de 2025
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EL COLAPSO DEL SISTEMA ELÉCTRICO MUNDIAL, ¿PROFECÍA O REALIDAD?
Ing. Msc. Juan C. González M.
06 de mayo de 2025
A. INTRODUCCIÓN
En los úl�mos años, con el ver�ginoso avance de la inteligencia ar�ficial, ha crecido
considerablemente la inquietud en los ámbitos cien�ficos y sociales respecto al potencial
colapso de los sistemas eléctricos. Este fenómeno, impulsado por un crecimiento en la demanda
que en algunos casos supera la capacidad actual de generación y transmisión, incluso la
proyectada, plantea desa�os crí�cos. Sin embargo, este problema no es reciente: factores como
el consumismo exacerbado, el auge de la iluminación urbana como símbolo de estatus, las
grandes granjas de minería de datos, los centros de datos y su refrigeración, el incremento de
consumo por la recarga de vehículos eléctricos, los sistemas de aire acondicionado y las pérdidas
significa�vas en los sistemas eléctricos (transformación, transmisión y distribución), aunado a las
limitaciones de almacenamiento e interconexión de las Fuentes No Convencionales de Energía
Renovable, han sido claves en su evolución.
Por todo la anteriormente planteado, en el presente ar�culo presentaré para su análisis y posible
discusión, algunas alterna�vas que de manera concomitante puedan ser una solución, en el
entendimiento que estas estarán sujetas no solo al estado del arte de la ingeniería, sino, a las
polí�cas públicas y a aspectos culturales que no se desarrollarán ya que este no es un tratado de
sociología. Por tal razón, se expondrán los pros y los contras de cada alterna�va y se buscará de
manera sucinta, descartar muchos de los mitos que actualmente existen sobre las energías
renovables, le energía nuclear de fisión y el uso de los vehículos eléctricos, incluyendo la huella
de carbono de su fabricación y los problemas de la obsolescencia programada de los equipos
eléctricos; así como, el porcentaje de demanda injus�ficada de energía eléctrica, en muchos
sistemas.
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B. GLOSARIO DE TÉRMINOS, ABREVIATURAS Y DEFINICIONES
Cada día, a los sistemas eléctricos de potencia se les han ido incorporando nuevos conceptos,
norma, términos y equipos asociados a las tecnologías emergentes. Estas innovaciones, son el
resultado de una búsqueda incesante por alcanzar la máxima confiabilidad y disponibilidad del
sistema; así como, por integrar nuevas fuentes de energía y garantizar una mayor calidad del
suministro eléctrico. En este sentido, queda claro que incluir un glosario de términos y un marco
teórico extenso dentro del presente documento podría resultar tedioso para el lector. Por ello, se
ha decidido incorporarlo como parte del “Anexo A”.
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C. ALGUNAS REFERENCIAS NORMATIVAS
1. IEEE STD 519-2014: Requisitos para el Control de armónicos en Sistemas de Energía
Eléctrica.
2. IEEE 1547-9 y 2030: para la Interconexión e Interoperabilidad de Recursos Energé�cos
Distribuidos con la Red Eléctrica, se destaca que la norma IEEE 2030 es el primer
estándar integral de IEEE sobre interoperabilidad en redes inteligentes, proporcionando
una hoja de ruta dirigida a establecer el marco para desarrollar un cuerpo de normas
nacionales e internacionales de IEEE basadas en disciplinas técnicas transversales en
aplicaciones de energía, intercambio de información y control a través de
comunicaciones.
3. UNE-EN IEC 62933 - 1: define los términos aplicables a los sistemas de almacenamiento
de energía eléctrica (EES), incluyendo los necesarios para la definición de los parámetros
de la unidad, métodos de ensayo, planificación, instalación, seguridad y aspectos
ambientales. Esta norma es parte de una serie más amplia que aborda diferentes
aspectos de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica.
4. CIGRE TB 533: Hasta ahora, la mayoría de los esquemas HVDC han sido conexiones punto
a punto. Se han desarrollado algunos esquemas mul�terminal con un terminal adicional,
pero se han llevado a cabo muchas discusiones sobre el uso de HVDC para redes más
avanzadas. (ver anexo A).
5. IEEE Std C37.114-2014 (Revision of IEEE Std C37.114-2004): IEEE guide for determining
fault loca�on on AC transmission and distribu�on lines (ver anexo A).
6. IEEE Std C37.246-2017: Es una guía para los sistemas de protección en interconexiones
de transmisión a generación (ver anexo A).
Estas normas representan solo una parte del marco regulador en la materia, complementado por
una vasta cantidad de artículos técnicos relevantes que abordan los desafíos energéticos y la
estabilidad del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), especialmente a nivel de Super Grid. Esto
evidencia lo amplio y desarrollado que es el estado del arte en este campo, lo que indica que las
limitaciones en su implementación no se deben a la falta de conocimiento ni a la novedad de las
propuestas, sino a otros factores como políticas regulatorias, viabilidad económica y estrategias
de adopción tecnológica.
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D. CONCEPTOS BÁSICOS
1. Una Super Grid es una infraestructura de transmisión de energía de alta capacidad y área
amplia, desarrollada en HVDC o AC, que mejora la interconexión entre sistemas y facilita el
transporte de energía renovable, como las fuentes no convencionales (FNCER), hacia redes
DC directamente. Además, �ene el obje�vo de op�mizar la seguridad y estabilidad del
suministro energé�co a través de su integración con sistemas AC preexistentes, pero no se
limita únicamente a conectar fuentes eólicas ni a operar exclusivamente en UHVAC.
2. El trilema energé�co es un concepto desarrollado por el Consejo Mundial de Energía que se
refiere a la necesidad de equilibrar tres dimensiones fundamentales (seguridad energé�ca,
equidad energé�ca y sostenibilidad ambiental) para lograr un sistema energé�co sostenible.
3. Pérdidas: Las pérdidas de energía en un sistema eléctrico son la diferencia entre la energía
generada, recibida o suministrada y la energía facturada por las compañías eléctricas. Estas
pérdidas pueden clasificarse como pérdidas no técnicas o comerciales (comúnmente
llamadas pérdidas negras) y pérdidas técnicas. Las pérdidas técnicas se deben a las
condiciones propias de la conducción y transformación de la energía eléctrica.
4. Potencia Ac�va, Reac�va y Aparente (fp):
•
Potencia Ac�va: Es la potencia que realiza un trabajo real, como crear calor u operar una
carga, medida en kW.
•
Potencia Reac�va: Es la energía eléctrica almacenada temporalmente en un circuito, a
menudo en capacitores y bobinas, medida en kVAr.
•
Potencia Aparente: Es la combinación de la potencia ac�va y la potencia reac�va, medida
en volt amperios (kVA).
5. Una isla de energía es una red de generación de energía renovable autónoma que no está
conectada a la red eléctrica. Se alimenta con energía solar, eólica y/o geotérmica y almacena
su energía en baterías. Aunque en algunos casos pueden operar bajo esquemas híbridos.
6. ESS: es un sistema diseñado para almacenar energía y liberarla según la demanda. Su función
principal es mejorar la estabilidad y eficiencia de la red eléctrica, permi�endo el
almacenamiento de energía generada por fuentes renovables, como solar y eólica, para su
uso posterior. Sus �pos principales son:
•
Baterías (Li�o-ion, plomo-ácido, flujo): Son los sistemas más u�lizados en redes
eléctricas y permiten almacenamiento flexible.
•
Volantes de inercia: Guardan energía en forma de movimiento rotacional, ideales para
respuesta rápida en variaciones de frecuencia, con respuesta ultrarrápida.
5
•
Almacenamiento térmico: Usa materiales como sales fundidas para retener calor y
conver�rlo en electricidad posteriormente.
•
Aire comprimido (CAES): Guarda energía al comprimir aire y liberarlo para mover
turbinas cuando se necesita electricidad.
•
Hidrobombeo: Bombea agua a una altura mayor cuando hay exceso de energía y la
libera generando electricidad cuando se requiere.
7. Generador Sincrónico: es un �po de máquina eléctrica rota�va capaz de transformar energía
mecánica en energía eléctrica. Su velocidad de rotación se man�ene constante y �ene un
vínculo rígido con la frecuencia de la red, con la mejor capacidad de black start.
8. Factor de Demanda. (Demand Factor). Relación entre la demanda máxima de un sistema o
parte de él y la carga total conectada al sistema o la parte del sistema en consideración.
NFPA70, Ar�culo 100 “definiciones”.
E. PERSPECTIVA ENERGÉTICA GLOBAL
El crecimiento de la energía limpia ha alcanzado un ritmo sin precedentes, reflejado en la
incorporación de más de 560 gigava�os (GW) de nueva capacidad de generación renovable en
2023. No obstante, su despliegue sigue siendo desigual, tanto en las tecnologías u�lizadas como
en la distribución geográfica.
Las inversiones en proyectos de energía limpia están acercándose a los 2 billones de dólares
estadounidenses anuales, casi el doble de lo des�nado a nuevos suministros de petróleo, gas y
carbón. Además, tras el aumento de costos provocado por la pandemia de COVID-19, la mayoría
de las tecnologías renovables han retomado su tendencia de reducción de precios, impulsando
la expansión de la capacidad instalada. Según el escenario STEPS, la generación renovable pasará
de los actuales 4.250 GW a casi 10.000 GW en 2030. Aunque este crecimiento no alcanza el
obje�vo de triplicar la capacidad establecido en la COP28, será suficiente para cubrir el aumento
de la demanda mundial de electricidad y reducir la dependencia del carbón. Por otro lado, la
energía nuclear ha despertado un renovado interés en numerosos países, contribuyendo junto
con las fuentes de bajas emisiones a generar más de la mitad de la electricidad mundial antes de
2030.
Tomado de: World Energy Outlook 2024, fuente IEA
Nota: las tendencias indicadas en el párrafo anterior, se incrementaron en el 2025, conforme al
informe WEO-2025.
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Actualización anual del Trilema Energético Mundial: puntos clave del informe 2024.
El Consejo Mundial de Energía (WEC) ha publicado la 15ª edición del Informe del Trilema Energé�co Mundial,
�tulado "Evolucionando con Resiliencia y Jus�cia". Este informe, reconocido internacionalmente por su
profundidad y precisión, evalúa el desempeño energé�co de cada país con base en tres dimensiones clave:
•
Seguridad energé�ca: Capacidad de garan�zar un suministro confiable.
•
Equidad energé�ca: Acceso universal y asequible a la energía.
•
Sostenibilidad ambiental: Reducción de emisiones y uso eficiente de recursos.
El informe destaca que el Marco del Trilema Energé�co Mundial, tras 15 años de desarrollo, sigue siendo
una herramienta fundamental para orientar y acelerar las transiciones energé�cas. Estas transiciones
implican cambios estructurales profundos, que van más allá de la sus�tución de combus�bles e incluyen la
electrificación y las estrategias globales de descarbonización. Uno de los factores que han acelerado la
necesidad de transformación energé�ca es el shock energé�co, impulsado por el conflicto en Ucrania, el
bombardeo de los gasoductos Nord Stream y el aumento de tensiones geopolí�cas.
Liderazgo en sostenibilidad energé�ca
Los países mejor posicionados en el Índice del Trilema Energé�co Mundial también sobresalen en los
rankings de Obje�vos de Desarrollo Sostenible (ODS) y el Índice de Transición Energé�ca del Foro Económico
Mundial. Entre los líderes se destacan:
Países nórdicos, con enfoques holís�cos de sostenibilidad energé�ca y marcos polí�cos sólidos.
Naciones europeas, Singapur y Nueva Zelanda, con estrategias avanzadas de transición energé�ca.
Gráfico 1: Fuente: World Energy Council (ver anexo B)
Fuentes: Revista Review Energy, 1º de mayo de 2025 y varios de IEA
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La generación mundial de electricidad en el escenario de polí�cas declaradas, 2010-2035
Gráfico 2: Fuente: www.iea.org/
A pesar de estas proyecciones asociadas al trilema energé�co en el ámbito mundial, del aumento
de la generación, especialmente de las FNCER, lo que realmente preocupa es el crecimiento de
la demanda, con respecto a la capacidad de generación, lo que conlleva a la necesidad de
racionamientos (botes de carga), al superar el factor de demanda el 100%. Si tomamos como
referencia, el ar�culo publicado el 24 marzo de 2025 por la IEA “El mundo consume más energía
que nunca: la demanda global se dispara en 2024”, con la siguiente distribución:
Gráfico 3: Fuente: www.iea.org/data-and-sta�s�cs
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Según el informe, la demanda mundial de electricidad creció un 4,3% en 2024, casi el doble del
promedio anual de la úl�ma década, lo que provocó un aumento del 2,2% en la demanda global
de energía. Este incremento revir�ó años de caída en economías avanzadas y contribuyó a una
expansión generalizada en el uso de energías renovables, gas natural, carbón y energía nuclear.
Si bien el informe destaca el crecimiento acelerado de las Fuentes No Convencionales de Energía
Renovable (FNCER), el gas y la energía nuclear frente a las fuentes convencionales, lo cierto es
que todas han aumentado su par�cipación debido al crecimiento de la demanda. Factores como
la expansión de la computación, especialmente en centros de datos y aplicaciones de
inteligencia ar�ficial, junto con el crecimiento de los vehículos eléctricos, han impulsado este
fenómeno. Sin embargo, este incremento en la demanda eventualmente enfrentará límites
estructurales en la capacidad de generación, incluyendo:
•
Disponibilidad de espacio �sico para la instalación de nuevas plantas.
•
Ubicación geográfica con suficiente irradiancia solar o vientos constantes superiores a
4,5 m/s (para mini generadores, para más de 1 MW ≥ 6 m/s).
•
Recursos económicos y restricciones de inversión.
•
Cambios en polí�cas públicas que afectan la viabilidad de la generación nucleoeléctrica.
No obstante, hasta que estas limitaciones se vuelvan crí�cas, el principal desa�o reside en la
estabilidad del sistema eléctrico, especialmente en la interconexión de sistemas de generación
DC con AC. Los efectos de esta integración se reflejan en la variabilidad del Rate of Change of
Frequency (RoCoF) y el NADIR, debido a la reducción de inercia generada por la disminución de
generadores síncronos, que de otro modo podrían funcionar como STATCOM para estabilizar la
red.
Otros elementos relevantes en el consumo de electricidad, son:
1. La refrigeración de los centros de datos: a medida que la economía digital global se
expande, el poder informá�co, los big data y la computación en la nube se han conver�do
en impulsores esenciales del crecimiento empresarial. Un informe reciente de Círculo de
IDC de China revela que las principales empresas internacionales están aumentando las
inversiones en centros de datos en todo el mundo, aumentando la demanda por equipos
de enfriamiento de precisión y sistemas de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS).
Fuente: coolnetsystem.com
La refrigeración representa una parte significa�va del consumo. En un centro de datos
mediano (100 m², 15-20 racks), el consumo eléctrico �pico es de 100 kW para servidores y
200 kW para refrigeración, totalizando 300 kW. En instalaciones más grandes, como el
9
centro de datos de Meta en España, el consumo puede alcanzar 248 MW, con estrategias
de enfriamiento por aire seco para reducir el uso de agua.
Tomado de: Boris Santos Gómez Úzqueda, el Nacional abril 29, 2025
Esto se complementa con el siguiente gráfico, de proyección de la demanda de electricidad,
tomado de www.mordorintelligence.com.
Gráfico 4:
2. El aumento de la demanda de aire acondicionado (A/A), por incremento de la temperatura
global:
El informe The Future of Cooling de la Agencia Internacional de Energía (IEA), destaca que
la demanda mundial de aire acondicionado y sistemas de refrigeración se triplicará para
2050, lo que generará un aumento significa�vo en el consumo energé�co. Este crecimiento
está impulsado por el aumento de ingresos en países cálidos y el acceso masivo a
tecnologías de enfriamiento.
Por otro lado, el análisis publicado en MIT Technology Review señala que el cambio
climá�co ha provocado veranos más largos y calurosos, lo que ha llevado a un uso sin
precedentes de aire acondicionado en diversas regiones. Este fenómeno, ha sido
ampliamente discu�do en múl�ples estudios sobre el impacto del calentamiento global en
la demanda energé�ca.
3. Aumento de la demanda “superflua”, pero dentro de la pirámide Maslow:
•
Gaming: La industria de los videojuegos ha disparado la demanda eléctrica,
especialmente con el uso de servidores en la nube y equipos de alto rendimiento.
10
•
Streaming: Plataformas como YouTube y Ne�lix requieren enormes centros de datos
para funcionar, lo que incrementa el consumo energé�co.
•
Iluminación decora�va y eventos: Desde luces navideñas hasta espectáculos
masivos, la iluminación juega un papel importante en el gasto energé�co no esencial.
•
El consumo de electricidad vinculada a los vehículos eléctricos: Desde una
perspec�va termodinámica, es evidente que la can�dad de trabajo mecánico que
puede generar un coche eléctrico será solo una fracción de la energía eléctrica
u�lizada en su recarga. Con una eficiencia cercana al 70%, los EV superan el
rendimiento de los vehículos de gasolina, cuya eficiencia se sitúa alrededor del 30%.
A pesar de estos avances, no existe garan�a de que todos los vehículos eléctricos
sean recargados exclusivamente con fuentes renovables, ni de que la huella de
carbono derivada de su fabricación pueda eliminarse por completo. Del mismo
modo, no todos los EV son híbridos no enchufables, lo que significa que el impacto
energé�co sigue siendo significa�vo. Además, fenómenos como la obsolescencia
programada y el deseo de adquirir nuevos modelos pueden impedir que los
vehículos eléctricos cumplan el �empo necesario para compensar sus emisiones.
Independientemente de las consideraciones sobre reciclaje y emisiones—aspectos
bien explicados por María de la Fe López, redactora de contenido en Helow Wat—
el consumo eléctrico de los EV sigue siendo un factor crucial.
Un estudio clave sobre este impacto es el publicado por Pablo Frías, Carlos Mateo y
José Ignacio Pérez-Arriaga, de la Universidad Pon�ficia Comillas (ICAI), que analiza
en detalle la integración de los EV en la red eléctrica y sus implicaciones en el
consumo energé�co.
Fuentes:
sigmaearth.com/es/Impacto-de-los-vehículos-eléctricos-en-la-sostenibilidad-delconsumo-de-energía.
Universidad Pon�ficia Comillas (ICAI) – www.iit.comillas.edu
Helow Wat – htps://www.hellowat.es/blog/que-impacto-tendran-los-cocheselectricos-2025/
En relación con la Pirámide de Maslow, la computación, la inteligencia ar�ficial, el
internet, las telecomunicaciones, las redes sociales y los sistemas inteligentes se han
integrado a la sociedad de tal manera que atraviesan transversalmente cada nivel de esta
pirámide, desde las necesidades básicas hasta la autorrealización. Esta evolución ha sido
ampliamente discu�da en publicaciones como las de Alfonso Arellano y Noelia Cámara
11
en BBVA Research, así como en el ar�culo “La Pirámide de Maslow en el Mundo Digital”,
disponible en Web del Maestro CMF, entre otros.
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F. PROS Y CONTRAS DE LAS FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍAS RENOVABLES
Es innegable la creciente penetración de las Fuentes No Convencionales de Energía Renovable
(FNCER) en los sistemas eléctricos, tanto distribuidos como centralizados. Incluso a nivel
residencial, la instalación de paneles solares y minicentrales eólicas se ha vuelto común. En este
contexto, analizaremos la integración de las FNCER, desde grandes infraestructuras hasta
aplicaciones domés�cas, destacando que, como su nombre indica, este apartado se centra en
las fuentes no convencionales. Aunque la hidroeléctrica y la nuclear se consideran renovables,
su uso está más consolidado dentro de las opciones convencionales.
La expansión de las FNCER responde a la confluencia de diversos factores, los cuales se presentan
en el siguiente diagrama.
Gráfico 5: Fuente propia
Energía Solar Fotovoltaica:
El límite de eficiencia teórico de una celda solar está determinado por el límite de ShockleyQueisser, el cual establece el máximo rendimiento para una celda fotovoltaica de una sola unión
bajo luz solar directa. Para una celda de silicio monocristalino, que es la tecnología más común,
este límite es aproximadamente del 33%. Este límite surge debido a varios factores �sicos:
•
Absorción y conversión de fotones: No todos los fotones �enen suficiente energía para
generar electrones libres. Los fotones con energía superior a la banda prohibida del
material generan electrones, pero el exceso de energía se disipa como calor.
•
Recombinación de electrones y huecos: Algunos electrones generados por la luz pueden
recombinarse antes de contribuir a la corriente eléctrica.
•
Pérdidas por reflexión y transmisión: Parte de la luz solar es reflejada o atraviesa la celda
sin ser absorbida.
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Tecnologías avanzadas que superan el límite teórico
Existen desarrollos que mejoran la eficiencia más allá del límite de Shockley-Queisser:
•
Celdas mul�unión: Al combinar materiales con diferentes anchos de banda, se
aprovechan mejor dis�ntas longitudes de onda. Algunas han alcanzado eficiencias
superiores al 45% en condiciones ideales.
•
Concentración solar (CPV): Mediante lentes o espejos, se enfoca la luz en celdas de alta
eficiencia, aumentando el rendimiento por encima del 40%.
•
Materiales avanzados como perovskitas: Estos materiales emergentes �enen el
potencial de superar la eficiencia de las celdas de silicio convencionales.
Entendiendo esta base y considerando que las horas efec�vas de sol pueden promediar 6 horas
al día, la eficiencia actual está en el orden del 21%, una contaminación del 15%, nubosidad alta
y una temperatura ambiente superior a los 30ºC, puede fácilmente llevar a que se requiera una
superficie de unos 30 m2 o más de paneles para alcanzar una energía 1.000 Wh; esta gran
superficie, que elimina la reflexión de la arena en casos de desiertos, derrite la nieve circundante
o al u�lizarse sobre lagos la reducción de la luz puede ocasionar la descomposición de algas y
por ende desprendimiento de metano, afectan nega�vamente la temperatura ambiente local,
como lo evidencian algunos estudios que analizan cómo la temperatura de los paneles solares
afecta el ambiente circundante. En general, los paneles pueden alcanzar temperaturas de 65°C
a 85°C en condiciones de alta irradiancia, lo que puede influir en el microclima local.
Algunos efectos observados incluyen:
•
Aumento de la temperatura del aire cercano: La superficie caliente de los paneles
puede calentar el aire circundante, especialmente en instalaciones a gran escala, con un
aumento de la temperatura entre 3ºC a 4ºC similar al creado por las zonas urbanas o
industriales, según el estudio realizado por Mitchell A. Pavao-Zuckerman, profesor
asistente de la Universidad de Maryland, y su equipo.
•
Modificación de la circulación del viento: En algunos casos, grandes parques solares
pueden alterar los patrones de viento locales debido a la diferencia de temperatura
entre el suelo y los módulos1.
•
Impacto en la vegetación: Si los paneles están cerca de áreas verdes, el aumento de
temperatura podría afectar la evapotranspiración de las plantas.
1 Fuente: Zhengyao Lu, inves�gador en Geogra�a Física de la Universidad de Lund, y Jingchao Long,
profesor asociado del Departamento de Ciencias Atmosféricas de la Universidad Oceánica de Guangdong.
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Energía Solar Térmica:
Algunas de las limitaciones en esta tecnología son:
•
Costos elevados: La inversión inicial para construir una planta termo solar es
significa�vamente mayor que la de una instalación fotovoltaica. Además, los costos de
mantenimiento y operación pueden ser altos debido a la complejidad de los sistemas de
almacenamiento térmico.
•
Competencia con la fotovoltaica: La rápida reducción de costos en los paneles solares
fotovoltaicos ha hecho que sean una opción más atrac�va en términos de inversión y
eficiencia.
•
Impacto ambiental: Algunas plantas termo solares han generado preocupaciones
ambientales, como el efecto de los espejos en la fauna local. Por ejemplo, se han
reportado casos de aves calcinadas al volar cerca de torres de concentración.
•
Dependencia de condiciones climá�cas: Aunque las centrales termo solares pueden
almacenar calor para generar electricidad en ausencia de sol, su eficiencia depende de
la disponibilidad de radiación solar directa, lo que limita su viabilidad en regiones con
alta nubosidad.
Algo que no se debe pasar por alto, es que la energía termo solar puede alcanzar (en la
actualidad), entre un 30% a un 40% de eficiencia por m2, contra unos 15% a 22% de eficiencia de
la fotovoltaica; otro elemento a favor de la térmica, es que u�liza generadores sincrónicos para
producir la electricidad, con el consecuente aumento de la estabilidad sin generación de
armónicos; así como, op�mizando el control del factor de potencia.
En todos los casos nombrados, es evidente que se puede desarrollar mucho en la materia, con
un extenso estado del arte, tanto para la eólica, como para la mareomotriz, entre otros; lo que
si bien es cierto, es que estas energías se están consolidando y dada la naturaleza humana de
superar retos, en un futuro cercano se habrán solucionado en gran parte las limitaciones
presentes. Ejemplo de ello, es que el problema de las aves en la energía termo solar, es propio
de las versiones de torre central de concentración, más no para plantas de espejos parabólicos,
por otra parte, una propuesta personal, sería el uso de barreras acús�cas para aves, lo cual es
fac�ble de acuerdo al estudio de Pablo Luis Tubaro “Bioacús�ca aplicada a la sistemá�ca,
conservación y manejo de poblaciones naturales de aves”, de fecha 15 diciembre 1998 y
aceptado el 9 febrero 1999.
15
G. EL MITO DE LA ENERGÍA NUCLEAR.
El miedo a la energía nuclear ha sido moldeado por eventos históricos como Chernóbil (1986) y
Fukushima (2011), que dejaron una huella profunda en la percepción pública. Sin embargo,
muchos de los temores asociados a la energía nuclear provienen de mitos y conceptos erróneos.
Mitos comunes sobre la energía nuclear
1. "La energía nuclear es extremadamente peligrosa" Si bien los accidentes de Chernóbil
y Fukushima fueron graves, la tecnología nuclear ha avanzado significa�vamente desde
entonces. Hoy en día, las plantas nucleares cuentan con múl�ples sistemas de seguridad
que reducen la probabilidad de un accidente. De hecho, estudios han demostrado que
la energía nuclear genera menos muertes por unidad de energía que otras fuentes como
el carbón.
2. "Los residuos nucleares son imposibles de ges�onar" Aunque los residuos nucleares
requieren un manejo cuidadoso, su volumen es mucho menor en comparación con los
residuos generados por otras fuentes de energía, como el carbón. Además, existen
tecnologías para el reciclaje y almacenamiento seguro de estos materiales.
3. "Chernóbil fue una explosión nuclear" A diferencia de una bomba nuclear, el accidente
de Chernóbil no fue una explosión nuclear, sino una reacción descontrolada que llevó a
la liberación de material radiac�vo. La falta de medidas de seguridad adecuadas y
errores humanos fueron los principales factores detrás del desastre.
4. "La radiación hace inhabitable la zona de exclusión" Aunque la radiación en Chernóbil
tuvo efectos devastadores, hoy en día la zona muestra signos de recuperación ecológica.
La fauna ha prosperado en ausencia de ac�vidad humana, y estudios han demostrado
que la radiación no es tan letal como se pensaba inicialmente.
El impacto del miedo a la energía nuclear
El temor a la energía nuclear ha influido en decisiones polí�cas y en la percepción pública,
llevando a la reducción de inversiones en esta tecnología. Sin embargo, la energía nuclear sigue
siendo una de las fuentes más eficientes y limpias de generación eléctrica, con un impacto
ambiental menor en comparación con los combus�bles fósiles
Fuentes:
Gonzalo López Sánchez 03/06/2019: Seis falsos mitos sobre la radiación y Chernóbil
htps://energia-nuclear.net/: Mitos y creencias sobre la energía nuclear.
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H. PROPUESTA DE SOLUCIONES CONCOMITANTES:
1. Ubicar los Centros de Datos, en lugares que requieran calefacción para centros poblados y
u�lizarlos para este fin como valor agregado. Ya existen ejemplos de ello (Microso�, Meta,
Google, Apple y Amazon, en países nórdicos e Irlanda).
2. Evaluar que tanto valor aporta a la red el uso de inversores que inyectan energía a la red
(Grid-Tie) y de ser esto verdaderamente importante, es�mular el uso de equipos que se
desconecten de la red en caso de fallas, pero que no dejen de alimentar el hogar o local
comercial o industrial donde están instalados. (IEEE 1547-2018)
3. Con�nuar con la penetración de los sistemas HVDC para sistemas interconectados
grandes, afianzándose en el uso de los TCSC, STATCOM, ESS y GFM, esto en consonancia
con lo que plantea Manja Thessin, gerente de mercado, estrategia e innovación (MS&I) en
AFL, en cuanto a que “Para sa�sfacer la creciente demanda energé�ca de los centros de
datos (no solo estos, complemento propio) y garan�zar un suministro de energía fiable,
eficiente y sostenible, el sector energé�co debe adaptarse. Esta transformación abarca
tres áreas clave: la modernización de las redes eléctricas con sistemas de control
avanzados, la integración de fuentes de energía renovables y el desarrollo de tecnologías
de redes inteligentes para crear una red eléctrica más inteligente y con mayor capacidad
de respuesta.
4. Complementar el concepto de isla de energía como: es una red de generación de energía
renovable autónoma, que en algunos casos se conectará a la red eléctrica principalmente
para suministro, tomando energía de esta solo en situaciones de emergencia; la misma se
alimenta de fuentes no convencionales de
energía renovable (FNCER) y almacena su
energía en sistemas de almacenamiento
(ESS) y almacena su energía en sistemas de
almacenamiento (ESS). La inyección de
energía a la red se realiza mediante
generadores sincrónicos con volantes de
inercia, ges�onados por un sistema de
ges�ón de energía (EMS), con el propósito
de incrementar la estabilidad, mi�gar
armónicos y op�mizar el factor de
potencia.
Gráfico 6: Transmission-to-genera�on
interconnec�on configura�ons.
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La inclusión de estos generadores sincrónicos, se ve facilitado por la naturaleza de todo
SEP, como se explica en el unifilar de la página anterior, tomado de la IEEE Std C37.2462017, figura 1, sin olvidar la aplicación de Sistemas FACTS (Flexible AC Transmission
Systems).
De este gráfico se desprende que, si las cargas están asociadas a una subestación y dicha
carga genera su propia energía, esta podría inyectarla a la red u�lizando generadores
sincrónicos, con los mismos retos y bajo las mismas normas que cualquier sistema
interconectado existente; no obstante, el reto con�núa dentro de la propia isla, al igual
que las islas de energía existentes; sin embargo, de superar lo planteado en el numeral 2,
solo sería necesario, mantener el RoCof y mejorar la comunicación entre protecciones y
sus caracterís�cas, para que actúen con fallas aguas abajo o aguas arriba, mediante
algoritmos apropiados previa garan�a de homogeneidad de las líneas de distribución. Es
decir, que el valor de la impedancia por unidad de longitud sea igual a lo largo de toda la
red, al igual que su relación x a r. Por su parte, la eficacia de la isla de energía, está
directamente relacionada con lo plasmado en el numeral 3 de este literal.
Otra forma gráfica de visualizar este problema, se presenta a con�nuación:
Gráfico 7, flujo de corriente de cortocircuito, fuente: Gustavo Andrés R. López.
El sistema de tratamiento de fallas depende de diversos factores. Uno de ellos se relaciona
con la rápida y efec�va ubicación, iden�ficación y clasificación de las fallas de cortocircuito.
En la actualidad, existen diversos métodos para ubicar las fallas en sistemas de
distribución, los cuales, a par�r de unos datos de entrada, entregarán la ubicación de esta.
Fuente: Coursera.org
18
5. De los sistemas de almacenamiento (ESS), priorizar el hidrobombeo modificado, por las
siguientes razones:
•
El hidrobombeo, tal como se implementa actualmente, se basa en el almacenamiento de
agua en lagos naturales o ar�ficiales durante las horas en que la producción de energía
excede la demanda. Sin embargo, su eficiencia máxima suele rondar el 85%, debido a las
limitaciones impuestas por la primera y segunda ley de la termodinámica, así como por
la eficiencia de las máquinas reversibles, además de los costos asociados.
Optimización en sistemas de acueductos
Como alterna�va, en sistemas de acueductos existentes, la demanda de agua y
electricidad disminuye durante la noche, coincidiendo con la mayor eficiencia de los
aerogeneradores, mientras que fuentes como la hidroeléctrica y la nuclear con�núan
operando. En este contexto, el aumento de presión en la red permite aprovechar tanques
y lagunas como compensación gravitatoria. Si no se alcanza la altura necesaria, el bombeo
podría realizarse mediante sistemas booster de alto caudal, reduciendo el consumo
eléctrico en comparación con el bombeo por succión. Este enfoque op�miza la u�lización
de recursos hidráulicos y energé�cos, mejorando la eficiencia global del sistema.
Durante el día, el agua almacenada se liberaría por gravedad, moviendo turbinas
acopladas a generadores síncronos, lo que op�mizaría la conversión energé�ca y
reduciría las pérdidas asociadas a los sistemas de almacenamiento tradicionales.
•
La paradoja de las energías renovables y el li�o: la dependencia de las baterías de li�o en
el almacenamiento de energía renovable es contradictoria, ya que este recurso no es
renovable, ni limpio, ni exento de impactos ambientales. Su extracción genera
contaminación, riesgos para las personas y problemas socioeconómicos. A futuro, la
mayor penetración de baterías de sodio-ion y súper capacitores podrían mi�gar estos
problemas, al ser mucho menos contaminantes.
•
Las otras formas de almacenamiento de energía como las gravitacionales en sistemas
mecánicos y almacenamiento térmico, enfrentan desa�os similares al hidrobombeo
convencional en términos de eficiencia y pérdidas energé�cas.
6. Incrementar la generación nuclear, en sus diferentes concepciones y fomentar los estudios
sobre el uso del Torio y la Fusión, entendiendo que esta es probablemente la tecnología mas
verde, este punto habría que desarrollarlo en otra presentación.
7. Generar un marco norma�vo que exija autogeneración total o parcial para los centros de
datos.
19
I.
CONCLUSIONES
1. La tecnología electrónica, tanto en potencia como en control, es comercialmente accesible,
mejora con�nuamente en precio y rendimiento, y cuenta con un estado del arte amplio en
norma�vas y publicaciones técnicas. Esto sugiere que la mayoría de las fallas en estos
sistemas pueden atribuirse a errores humanos, principalmente relacionados con polí�cas
públicas o intereses comerciales privados. No obstante, también deben considerarse fallos
inherentes al envejecimiento de equipos, errores en so�ware de ges�ón y deficiencias en
la modelización de eventos transitorios, que pueden comprometer la estabilidad y
confiabilidad del sistema.
2. La incorporación progresiva de sistemas de generación DC ha derivado en pérdidas de la tasa
de variación de frecuencia (RoCoF) debido a la reducción de la inercia del sistema. Sin
embargo, ciertas estrategias, como el uso de almacenamiento de energía y el control
avanzado de conver�dores, pueden mi�gar este impacto.
3. Los sistemas de generación y transmisión presentan problemas de armónicos, los cuales
pueden ser atenuados mediante la configuración adecuada de transformadores elevadores
y el uso de filtros ac�vos y/o pasivos. No obstante, la supresión completa es imposible, y
existe incer�dumbre respecto a la adición o cancelación de órdenes impares según el
desfasaje presente en la red; sin embargo, si es conocido que la resonancia en ciertos
sistemas eléctricos puede amplificar los armónicos, especialmente en redes con muchas
fuentes de conversión electrónica.
4. El incremento en el uso de generadores síncronos con volantes de inercia proporcionará los
siguientes beneficios:
4.1. Mayor estabilidad del sistema mediante el incremento de la inercia.
4.2. Reducción de la probabilidad de frecuencia cero en eventos crí�cos.
4.3. Mi�gación de distorsiones armónicas, mejorando la calidad de la energía.
4.4. Disminución del riesgo de potencia inversa, op�mizando la protección de generadores.
4.5. Mejora la respuesta en caso de un black start (arranque en negro).
5. Los sistemas HVDC deben implementarse conforme a la bibliogra�a técnica existente,
enfa�zando su aplicación en:
5.1. Interconexiones de ultra largas larga distancias, especialmente aquellas que superen los
800 kV en corriente alterna si ya existen.
5.2. Integración de generación eólica offshore, par�cularmente para parques eólicos
situados a más de 100 km de la costa, donde HVDC resulta más eficiente que AC en
transmisión.
20
6. Para uso residencial, industrial y comercial de pequeña escala, los inversores con respaldo
de baterías, capaces de desconectarse de la red en caso de fallas, podrían mi�gar los
impactos de interrupciones en el suministro. La integración de grid-forming inverters y
estrategias de ges�ón autónoma, aumentaría la resiliencia de estos sistemas.
J.
LA GRAN PREGUNTA
Sí existen normas, manuales procedimientos y recursos, ¿POR QUÉ FALLAN1?
Los sistemas eléctricos interconectados por naturaleza, son redundantes en una condición N+ i,
donde normalmente “i” > 3; esto, implica una alta efec�vidad del sistema2, que no debe
confundirse con “confiabilidad3” o con disponibilidad4.
EFECTIVIDAD
DE UN SISTEMA
DISPONIBILIDAD
CONFIABILIDAD
MANTENIBILIDAD
CONFIGURACIÓN
FUNCIONAL
SERIE
PARALELO
REDUNDANTE
Gráfico 8; fuente: Propia
El gráfico ilustra la relación entre confiabilidad y mantenibilidad desde la perspec�va de los
equipos individuales, mientras que el sistema es un conjunto más complejo que involucra
factores humanos y logís�cos. En una visión más convencional, las tres ramas de la configuración
funcional estarían subordinadas al concepto de confiabilidad.
1 Falla: Es un evento no previsible, inherente a los sistemas produc�vos que impide que estos
cumplan función bajo condiciones establecidas o que no la cumplan. (COVENIN 304993)
2 Efec�vidad del sistema: es la probabilidad de que un sistema no falle, en un lapso previamente
establecido.
3 Confiabilidad: es la probabilidad de que una maquina no falle en un lapso previamente
establecido. (COVENIN 3049-93 o fiabilidad ISO 13306).
4 Disponibilidad: Capacidad de un elemento de estar en un estado en el que puede cumplir una
función de la manera y en el momento requeridos en las condiciones dadas, asumiendo que
se proporcionan los recursos externos necesarios. (ISO 13306).
Ahora bien, entendiendo estos conceptos básicos y conociendo el hecho de que algunas normas
y autores man�enen pequeñas diferencias de forma, se puede hacer un análisis rápido de la
confiabilidad de un sistema sin redundancia, como se presenta en la página siguiente:
21
La disponibilidad (A) de un sistema sin redundancia se calcula con:
𝐴𝐴 =
donde:
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 + 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀
MTBF = Tiempo Medio Entre Fallas, relacionado con la confiabilidad.
MTTR = Tiempo Medio de Reparación, asociado a la mantenibilidad.
Impacto de la redundancia en la disponibilidad
Cuando agregamos redundancia (N+1, N+2, N+3...), se incrementa la tolerancia a fallos,
reduciendo la probabilidad de una caída total del sistema. Para sistemas paralelos con
componentes idén�cos e independientes, la disponibilidad se modela como:
𝐴𝐴𝐴𝐴 = 1 − (1 − 𝐴𝐴)𝑛𝑛
Donde:
A es la disponibilidad de cada componente.
n es el número de componentes redundantes.
Ejemplo numérico
Supongamos que un sistema �ene A = 0,95 (95% de disponibilidad por componente). Si
agregamos redundancia, podemos obtener:
•
N+1 99.75% de disponibilidad
•
N+2 99.9875% de disponibilidad
•
N+3 99.999375% de disponibilidad
Aunque este análisis muestra una disponibilidad casi perfecta, es necesario considerar los cuellos
de botella en la transmisión. En muchos sistemas, las redes de transmisión dependen de solo
dos líneas independientes, lo que limita la redundancia efec�va a 99.75%. Esto sugiere que la
probabilidad de falla técnica es extremadamente baja, pero aún posible debido a factores
humanos y toma de decisiones. En el campo aeronáu�co, por ejemplo, el 98% de los accidentes
son atribuibles a errores humanos y solo el 2% restante a mantenimiento u otros factores. Este
principio es mencionado por Luis Alfonso Flores, vicepresidente de la Sociedad Mexicana de
Estudios Aeronáu�cos La�noamericanos AC, en el newsleter de Webadictos.
Consideraciones para sistemas con fuentes DC
El cálculo de disponibilidad supone que los equipos son totalmente independientes, lo que no
es exactamente cierto al incluir fuentes DC. Su baja inercia, comparada con la generación
síncrona, introduce transitorios que pueden ac�var protecciones y provocar un apagón total.
22
Para evaluar disponibilidad en sistemas más complejos, lo ideal es aplicar:
•
Teoría de grafos: Evalúa fallos considerando interdependencias entre componentes.
•
Modelos de Markov: Analizan estados de operación, incorporando fallos correlacionados.
•
Simulación de Montecarlo: Modela sistemas complejos con incer�dumbre en ingeniería
eléctrica.
•
Evaluación de con�ngencias: Examina combinaciones de fallos simultáneos y su impacto
en la estabilidad.
Como cada sistema interconectado en el mundo �ene sus propias caracterís�cas, aún dentro de
la concepción de redes inteligentes o Smart Grid1, u�lizaré como referencia dos casos relevantes:
el de Red Interconectada de América del Norte (Eastern Interconnec�on, Western
Interconnec�on and Texas Interconnec�on), regulada por el NERC y el Sistema Interconectado
Nacional de China, ges�onado por la State Grid Corpora�on of China, par�cularmente esta
úl�ma por ser una de las redes eléctricas más grandes y avanzadas, con una fuerte integración
de energías renovables y transmisión en corriente con�nua de ultra alta tensión (UHVDC).
Lectura recomendada: htps://lovtechnology.com/redes-electricas-inteligentes-modernizandola-distribucion-de-energia/
Red Interconectada de América del Norte
Según una publicación de serenitymarkets.com, del 12/05/2022, se destaca que “La decrépita
infraestructura energé�ca de la mayor economía del mundo es uno de los mayores obstáculos
para la expansión de la energía limpia y la lucha contra el cambio climá�co según el ambicioso
calendario establecido por el Presidente de Estados Unidos, Joe Biden…”; así mismo, John
Moura, director de evaluación de fiabilidad y análisis del sistema de la North American Electric
Reliability Corpora�on (NERC), señaló:
"Somos más dependientes de la electricidad que nunca, y nuestra tolerancia a los cortes es menor
que nunca."
Estas afirmaciones resaltan problemas estructurales que dificultan la modernización del sistema
eléctrico norteamericano, par�cularmente en términos de estabilidad, inversión en
infraestructura y polí�cas energé�cas.
Sistema Interconectado Nacional de China
China ha incrementado exponencialmente su capacidad de generación, siguiendo las premisas
del trilema energé�co (seguridad, equidad y sostenibilidad). Sin embargo, la información
estadís�ca sobre fallos está restringida, aunque existen análisis en diversas publicaciones. Por
23
ejemplo, en un ar�culo de Zhang Yongping, Zhou Feng y Yu Yang, publicado en ReporteAsia el 5
de sep�embre de 2023, se señala:
“En la región de Pekín–Tianjin–Hebei, las altas temperaturas se adelantaron y elevaron la carga
de la red más de un 30% en comparación con el mismo periodo del año pasado. Sichuan y Yunnan,
los dos mayores generadores de energía hidroeléctrica de China e importantes bases para la
«transmisión de energía de oeste a este», vieron caer la producción hidroeléctrica un 24,4% y un
43,1% respectivamente en mayo, a causa de las altas temperaturas y las condiciones de sequía.
Todo ello recuerda inquietantemente la escasez de energía de 2021 y las restricciones de carga
máxima de electricidad en Sichuan y Chongqing durante el verano de 2022”.
En el ar�culo mencionado, se hace la muy importante aclaratoria siguiente:
“El sector eléctrico chino ha experimentado una serie de reformas desde el inicio de la era de
reforma y apertura en 1978. Desde los años ochenta, el sector ha pasado por varias etapas de
reforma, pasando de un sistema de planificación y gestión verticalmente integradas a la
introducción de la financiación común para el desarrollo, luego la separación del gobierno y las
empresas, seguida de la corporatización. En 2002, el Consejo de Estado hizo pública su intención
de «romper los monopolios, introducir la competencia, aumentar la eficiencia, reducir los costes
y reforzar el mecanismo tarifario» en su Aviso sobre la publicación del Plan de Reforma del
Sistema Eléctrico (conocido como documento nº 5). Sin embargo, esta reforma dejó algunos
problemas sin resolver, como la falta de un mecanismo de comercio de electricidad y la
incapacidad de utilizar plenamente los recursos energéticos renovables”.
Entonces si el 98% de las fallas se atribuyen a factor humano, entrenado y consciente y ambos
ar�culos, tanto del estadounidense como del chino, enfa�zan un problema de toma de
decisiones, la única variable resaltante por evaluar es la económica (vinculada al polí�co), con la
pregunta, ¿cuánto me ahorro con la generación apagada, especialmente la térmica y la nuclear?,
esto lo podemos responder con un cálculo de “despacho económico básico”. Este análisis se
puede realizar mediante el concepto de despacho económico básico, u�lizando un ejercicio
propuesto por Paulo M. De Oliveira-De Jesús, del Departamento de Ingeniería Eléctrica &
Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes. Su enfoque se basa en la
estrategia del costo nivelado de electricidad (LCOE), también conocido como costo normalizado
o costo equivalente, que permite comparar dis�ntas tecnologías de generación eléctrica y facilita
la toma de decisiones en polí�cas energé�cas.
24
Elementos en el cálculo del LCOE para un sistema con generación síncrona
Donde:
𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 = �(
𝑖𝑖
∑(𝐼𝐼𝐼𝐼, 𝑡𝑡 + 𝑂𝑂𝑂𝑂, 𝑡𝑡 + 𝐹𝐹𝐹𝐹, 𝑡𝑡)
× 𝑊𝑊𝑊𝑊
∑ 𝐸𝐸𝐸𝐸, 𝑡𝑡
Ii,t (Costo de inversión): Representa el capital inicial para construir la planta de generación i
en el año t. En nucleares, hidroeléctricas y térmicas, suele ser alto por la infraestructura
requerida.
Oi,t (Costo de operación y mantenimiento): Incluye costos de personal, mantenimiento de
equipos y regulación. En térmicas y nucleares, puede ser significa�vo por inspecciones y
seguridad, aunque un poco más bajas en hidroeléctricas.
Fi,t (Costo de combus�ble): Costos asociados al suministro de carbón, gas o uranio. Esta es
una de las mayores fuentes de variabilidad en térmicas y nucleares.
Ei,t (Energía generada): Producción eléctrica anual “t” de cada fuente “i”, considerando
eficiencia y disponibilidad.
Wi (Peso en el mix energé�co): Proporción de par�cipación de cada fuente en el sistema
eléctrico total. En China y EE.UU., el carbón y nuclear �enen alto Wi, mientras que en Francia
la nuclear domina.
Par�cularidades de cada tecnología en sistemas síncronos
•
Carbón y gas: Alta disponibilidad, pero con elevados costos de combus�ble y emisiones
ambientales.
•
Nuclear: Estabilidad en generación y bajo costo de combus�ble, pero inversión inicial y
ges�ón de residuos pueden elevar costos.
•
Hidroeléctrica: Costos opera�vos bajos, pero depende de condiciones climá�cas y
disponibilidad de agua.
•
FNCER (solar y eólica): Bajos costos opera�vos, pero requieren almacenamiento o respaldo
térmico/mecánico para estabilidad.
Si bien los riesgos opera�vos asociados a una inversión mínima en ESS son conocidos, la
op�mización de costos y el incremento en márgenes de u�lidad �enen mayor peso en la toma
de decisiones. La reducción en consumo de combus�ble (Fi,t) y costos opera�vos (Oi,t) mediante
FNCER (apagando nucleares y térmicas ΔWi), permite maximizar la rentabilidad, especialmente
25
considerando que los costos fijos de operación disminuyen y el margen financiero se amplía,
aunque ello implique una mayor exposición a transitorios e inestabilidad.
K. RECOMENDACIÓN
En virtud a que la inversión asociada a modificaciones en sistemas de esta escala es
considerablemente elevada, la recomendación principal para para mi�gar de manera perentoria
la situación de la mayoría de los sistemas interconectados con alta penetración de las FNCER, es
diseñar y ejecutar un plan para la incorporación de volantes de inercia en los generadores
sincrónicos: esta estrategia puede incrementar la constante de inercia H del equipo en un rango
que varía desde un 10% hasta más del 50%, con diseños op�mizados, para compensar la carga
adicional al eje.
“En la actualidad han desarrollado sistemas de almacenamiento de energía basándose en volantes de
inercia entre 30kW hasta 500kW, los cuales pueden ser conectadas en paralelo e incrementar la potencia
total. La compañía Beacon Power Corp. situada en Massachusetts, inicio en el 2011 la construcción de una
planta de almacenamiento de energía con capacidad de 20MW al interconectar 200 volantes de inercia
con el n de prestar soporte de regulación de frecuencia y tensión de la red en el año 2014. Para este caso
los volantes de inercia tienen una potencia de 100kW, velocidades máxima y mínima de 31 krpm y 15.5
krpm respectiva mente y una inercia de 72 kg x m2.”
Tomado de: Alexander Arias Hernández, trabajo de grado para la Universidad Tecnológica de
Pereira
Agosto 10 de 2016
26
Reflexión final:
"Tenemos el conocimiento, tenemos la tecnología, tenemos los
recursos… pero seguimos sin hacerlo. No es falta de capacidad, sino
de decisión."
27
ANEXO A
MARCO NORMATIVO
CIGRE TB 533: Hasta ahora, la mayoría de los esquemas HVDC han sido conexiones punto a
punto. Se han desarrollado algunos esquemas mul�terminal con un terminal adicional, pero se
han llevado a cabo muchas discusiones sobre el uso de HVDC para redes más avanzadas. El
informe técnico inves�ga la viabilidad técnica y económica de construir este �po de redes HVDC.
La primera pregunta a responder es si las redes HVDC ofrecen alguna ventaja sobre múl�ples
conexiones punto a punto dentro de una red de corriente alterna (AC). Otra cues�ón importante
es si será posible construir interruptores HVDC, los cuales son necesarios para garan�zar la
confiabilidad de la red. También se debe considerar si se pueden desarrollar sistemas de
protección y control para ges�onar la red. Estas y muchas otras cues�ones desafiantes son
analizadas en el documento
IEEE Std C37.114-2014 (Revision of IEEE Std C37.114-2004): IEEE guide for determining fault
loca�on on AC transmission and distribu�on lines (>10MVA): Las fallas eléctricas en las líneas de
transmisión y distribución son detectadas y aisladas por los disposi�vos de protección del
sistema. Una vez que la falla ha sido despejada, los �empos de interrupción pueden reducirse si
la ubicación de la falla se determina más rápidamente. En esta guía se presentan las técnicas y
consideraciones de aplicación para localizar una falla en líneas de transmisión y distribución de
corriente alterna. Se revisan los enfoques tradicionales y las principales técnicas de medición
u�lizadas en disposi�vos modernos: métodos basados en impedancia de uno y dos terminales,
y métodos de ondas viajeras. Las consideraciones de aplicación incluyen líneas de dos y tres
terminales, líneas con compensación serie, líneas paralelas, líneas no transpuestas, cables
subterráneos, efectos de resistencia de falla y otras condiciones del sistema eléctrico, incluidas
aquellas específicas del sistema de distribución.
IEEE Std C37.246-217: Es una guía para los sistemas de protección en interconexiones de
transmisión a generación. Cubre las aplicaciones de los sistemas de protección en las
interconexiones entre sistemas de transmisión y plantas de generación, así como instalaciones
de almacenamiento de energía. El obje�vo de la guía es proporcionar consistencia en el diseño
de estas interconexiones, basándose en las mejores prác�cas de la industria.
El documento guía establece directrices específicas para los sistemas de protección que deben
considerarse al diseñar una nueva subestación de interconexión o al actualizar una existente.
También detalla las funciones de protección y control de interconexión que son aplicaciones
comúnmente u�lizadas en la industria para la protección de subestaciones de interconexión,
28
incluyendo verificación de sincronismo, voltaje degradado de la red, protección contra potencia
inversa, protección ante falla de interruptor, protección de sobrecorriente de �empo en �erra
del transformador elevador de generación (GSU) y protección diferencial de barras.
La guía enfa�za la importancia de la redundancia en los sistemas de protección. Asimismo,
aborda problemas relacionados con disparos en interconexiones, re- cierre automá�co de líneas
de transmisión cercanas a instalaciones de generación y la aplicación de protecciones basadas
en comunicación, como el disparo por transferencia (transfer trip).
IEEE 1547 se refiere al “Estándar desarrollado por el Ins�tuto de Ingenieros Eléctricos y
Electrónicos (IEEE) para integrar de manera segura y funcional los recursos de energía distribuida
(DERs) en la red de distribución eléctrica., siendo el estándar de interconexión para la regulación
de generación distribuida. En un nivel alto, puede considerarse como los requisitos básicos para
interconectar un DER (la red de energía distribuida) con la red de energía pública.
Ejemplos de funciones específicas del inversor bajo el estándar IEEE 1547-2018 incluyen:
•
•
•
•
•
Regulación de voltaje: Mantener los niveles de voltaje dentro de un rango específico a través
de inyección o absorción de voltaje.
Respuesta de frecuencia: Modulación de la potencia de salida en función de la frecuencia.
Soporte de potencia ac�va y reac�va: Mantener un factor de potencia constante mediante
abastecimiento o perdida de la potencia reac�va.
Capacidad de interoperabilidad local: Asegurar la protección y el control de todo el sistema
a través de sofis�cadas funciones programables y comunicaciones que funcionarán incluso
durante una falla de la red.
Capacidad de recorrido: Soportar condiciones anormales de la red, como voltaje o
perturbaciones de frecuencia.
GLOSARIO DE TÉRMINOS
1. DER: Distributed Energy Resources (Recursos de Energía Distribuida).
2. ESS: Energy Storage Systems (Sistemas de Almacenamiento de Energía).
3. FACTS: Flexible AC Transmission Systems, tecnologías avanzadas basadas en electrónica de
potencia.
4. FNCER: Fuentes No Convencionales de Energía Renovable.
5. FRT: Fault Ride Through, capacidad de generación renovable para permanecer conectada
durante perturbaciones o fallas transitorias.
6. GFM: Grid-Forming Inverters, son inversores avanzados que pueden operar de manera
autónoma y establecer la frecuencia y el voltaje de la red eléctrica en lugar de simplemente
29
seguirlos. Son esenciales para la integración de energías renovables y la estabilidad de
sistemas eléctricos con alta penetración de generación distribuida.
7. HVDC: High-Voltage Direct Current (Corriente Con�nua de Alta Tensión).
8. IBR: Inverter-Based Resources (Recursos Basados en Inversores).
9. IGBT´s: Insulated Gate Bipolar Transistors (Transistores Bipolares de Puerta Aislada),
u�lizados en electrónica de potencia.
10. MTDC: Mul�terminal DC (Sistema de Corriente Con�nua Mul�terminal).
11. NADIR: Punto más bajo de frecuencia del sistema tras una perturbación.
12. PCC: Point of Common Coupling (Punto de Acople Común).
13. PLL: Phase-Locked Loop (Bucle de Enganche de Fase), sincroniza inversores con la red
eléctrica.
14. EMS: Energy Management System) es una solución avanzada para supervisar, op�mizar y
controlar el flujo de energía en un sistema eléctrico.
15. SEP: Sistema Eléctrico de Potencia.
16. STATCOM: Sta�c Synchronous Compensator, es un disposi�vo de compensación de potencia
reac�va u�lizado en sistemas de energía eléctrica. Su principal función es mejorar la
estabilidad de voltaje y la calidad de la energía en la red.
17. SVC: Sta�c Var Compensator, estabiliza el sistema controlando la potencia reac�va.
18. TCSC: Thyristor-Controlled Series Capacitor, es un disposi�vo de compensación u�lizado en
sistemas eléctricos de potencia para mejorar la estabilidad y el control del flujo de energía.
Se trata de un condensador en serie cuya reactancia se ajusta dinámicamente mediante
�ristores.
19. UPFC: Unified Power Flow Controller, controla el flujo de potencia ac�va y reac�va.
20. VSC: Voltaje Source Converter (Conver�dor de Fuente de Voltaje), es un �po de conver�dor
de electrónica de potencia que transforma energía de corriente con�nua (DC) a corriente
alterna (AC) y viceversa. Se basa en el uso de interruptores electrónicos como transistores
IGBT o MOSFET para controlar el flujo de energía en la red.
21. Rate of Change of Frequency (RoCoF), o Tasa de Cambio de Frecuencia, es una métrica clave
en sistemas eléctricos que indica la velocidad con la que cambia la frecuencia de la red ante
perturbaciones, como variaciones bruscas en la generación o en la carga
30
31
ANEXO B
32