Publicado: 29 de febrero de 2024
Colaboradores: Amanda McGrath, Alice Gomstyn
Las microrredes son redes eléctricas a pequeña escala que funcionan de forma independiente para generar electricidad para un área localizada, como un campus universitario, un complejo hospitalario, una base militar o una región geográfica.
El Departamento de Energía de EE. UU. define una microrred como un grupo de cargas interconectadas y recursos energéticos distribuidos dentro de unos límites eléctricos claramente definidos que actúa como una única entidad controlable con respecto a la red.1 Las microrredes pueden funcionar en conjunto con las redes eléctricas más tradicionales a gran escala, conocidas como macrorredes, que están ancladas por las principales centrales eléctricas. Pero como las microrredes son autónomas, pueden funcionar en "modo isla", lo que significa que funcionan de forma autónoma y suministran energía por sí mismas. Por lo general, se componen de varios tipos de recursos energéticos distribuidos (DER), como paneles solares, turbinas eólicas, pilas de combustible y sistemas de almacenamiento de energía. Sus recursos de generación de energía también pueden incluir fuentes más tradicionales, como generadores diésel y sistemas combinados de calor y electricidad (CHP) alimentados con gas natural.
Cuando se trata de generación de electricidad, las microrredes ofrecen soluciones potenciales a varios desafíos asociados con una red eléctrica tradicional. Las microrredes pueden:
- Mejorar la resiliencia: las microrredes pueden reducir la presión sobre la red eléctrica primaria y proporcionar energía de respaldo durante cortes causados por condiciones climáticas extremas u otras interrupciones, lo que garantiza un suministro de energía confiable para cargas cruciales. Esta capacidad es particularmente valiosa en áreas remotas con acceso limitado a la red principal o en regiones propensas a cortes de energía o desastres naturales.
- Aumentar la eficiencia: al gestionar los recursos y las cargas energéticas locales, las microrredes pueden equilibrar de manera eficiente la oferta y la demanda, reducir las pérdidas de transmisión y permitir la respuesta a la demanda, lo que significa que permiten ajustes en el uso de energía en respuesta a las señales de precios. Por ejemplo, el cambio del Aeropuerto Internacional de Pittsburgh a una microrred de energía solar y gas natural supuso un ahorro de un millón de dólares en su primer año.2 Y una bodega de California construyó una microrred en torno a la energía solar fotovoltaica (PV) que redujo sus facturas mensuales de energía de 15 000 a 1000 dólares.3
- Fomentar la modernización y la sostenibilidad: las microrredes permiten la integración de fuentes de energía renovables en el sistema eléctrico, lo que puede reducir las emisiones generales de gases de efecto invernadero y contribuir a los objetivos de energía limpia.
Una variedad de tecnologías energéticas se conectan para crear una microrred. Cada uno consta de varios componentes clave:
Estos son los generadores que producen electricidad para la microrred. Pueden incluir fuentes renovables como paneles solares, turbinas eólicas y sistemas hidroeléctricos, así como fuentes no renovables como generadores diésel o de gas natural.
Los dispositivos de almacenamiento de energía, como baterías o volantes, almacenan el exceso de energía generada por la microrred. Esta energía almacenada se puede utilizar cuando la demanda supera la producción, o durante períodos de generación de energía intermitente (como por la noche para la energía solar).
Incluye la infraestructura física necesaria para distribuir la energía desde las fuentes hasta las cargas, como líneas eléctricas, transformadores e interruptores.
El "cerebro" de la microrred gestiona su funcionamiento, al equilibrar el suministro de energía, integrar fuentes renovables, gestionar el almacenamiento de energía y mantener la calidad de la energía. También permite que la microrred se desconecte y vuelva a conectarse a la red principal según sea necesario. Los sistemas de control incluyen herramientas de gestión de carga que ajustan el suministro a medida que aumenta y disminuye la demanda de energía, así como dispositivos de medición, que miden la producción y el consumo de energía, proporcionando datos importantes para gestionar el funcionamiento de la red.
Este es el punto físico donde la microrred se conecta a la red eléctrica principal. El PCC puede aislar la microrred para permitirle operar en modo isla durante una interrupción de la red principal.
La implementación de una microrred implica varios pasos, incluida la evaluación de viabilidad, el diseño, la puesta en marcha y el funcionamiento. Las consideraciones incluyen la selección de fuentes de generación, el dimensionamiento del sistema de almacenamiento de energía, el diseño del sistema de control y el cumplimiento de las normas de interconexión. La tecnología desempeña un papel crucial en este proceso. Los sistemas avanzados de control de microrredes utilizan algoritmos para optimizar el funcionamiento de diversas fuentes de energía en tiempo real. Mientras tanto, las tecnologías digitales como los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) y el blockchain pueden permitir el comercio de energía entre pares dentro de una microrred.
La instalación y puesta en marcha de proyectos de microrredes puede plantear dificultades: Los elevados costes iniciales de las tecnologías de microrredes, como los sistemas de control avanzados y el almacenamiento de energía, pueden disuadir a los posibles usuarios. Conectar una microrred con la red principal requiere una coordinación cuidadosa para garantizar la calidad y la seguridad de la energía. El controlador de microrred, un componente crucial del sistema de microrred, debe gestionar y optimizar el funcionamiento de diversas fuentes de energía en tiempo real, lo que puede ser complejo. Los obstáculos reglamentarios relacionados con los derechos de franquicia de las empresas de servicios públicos, el acceso a la red y las tarifas también pueden frenar la adopción.
Sin embargo, los beneficios potenciales de las microrredes, incluida la flexibilidad, la resiliencia y la eficiencia, las hacen atractivas para muchas empresas y comunidades que buscan nuevos sistemas de gestión de la energía. De hecho, la inversión en microrredes está creciendo, y un informe sugiere que el mercado mundial para ellas podría crecer hasta los 55 000 millones de dólares en 2032.4
Una red inteligente es un sistema de energía eléctrica avanzado que integra los sistemas de comunicación y control digitales con la infraestructura eléctrica tradicional para permitir la monitorización y la gestión en tiempo real de los flujos de energía. Las redes inteligentes optimizan el uso de fuentes de energía renovables, reducen las emisiones de carbono y aumentan la eficiencia energética. También proporcionan a los consumidores un mayor control sobre su consumo de energía y sus costes mediante el uso de contadores inteligentes y sistemas domóticos.
Las tecnologías que respaldan las redes inteligentes también se pueden utilizar para impulsar la eficiencia en las microrredes. Una microrred inteligente utiliza sensores, sistemas de automatización y control para optimizar la producción, el almacenamiento y la distribución de energía. Las microrredes inteligentes están diseñadas para ser resistentes y fiables, capaces de responder rápidamente a los cambios en la demanda o a las interrupciones del suministro.
Las microrredes ofrecen soluciones energéticas para empresas y comunidades que buscan una mayor sostenibilidad. Pueden integrar a la perfección fuentes de energía renovables como la energía solar, eólica e hidroeléctrica. También apoyan la electrificación del transporte (por ejemplo, proporcionando infraestructura de carga para vehículos eléctricos). Esto reduce la dependencia de los combustibles fósiles, lo que contribuye a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el cambio climático.
Al generar energía más cerca de la fuente de consumo, las microrredes reducen la pérdida de energía que suele producirse durante la transmisión a larga distancia. Y pueden gestionar mejor la respuesta a la demanda al reducir la carga durante las horas punta o trasladarla a las horas valle. Juntos, estos atributos conducen a un uso más eficiente de la energía generada.
Además de los beneficios medioambientales del suministro de energía renovable y eficiente, las microrredes pueden estimular las economías locales. Pueden crear puestos de trabajo en los ámbitos de la construcción, la explotación y el mantenimiento, lo que ayuda a las comunidades a prosperar.
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AMI es un sistema integrado de red fija que permite la comunicación bidireccional entre servicios públicos y clientes.
Estos dispositivos digitales miden el consumo de electricidad, gas o agua en tiempo real para gestionar la medición de la energía con mayor eficacia.
La tecnología de red inteligente promete modernizar el sistema eléctrico tradicional con inteligencia digital que ayuda a los proveedores de energía a pasar a la energía limpia y reducir las emisiones de carbono.
La neutralidad del carbono corresponde al punto en el que los gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera se equilibran con una cantidad equivalente eliminada de la atmósfera.
La gestión energética consiste en supervisar, controlar y optimizar de forma proactiva y sistemática el consumo de energía de una organización, con el fin de ahorrar energía y reducir los costes energéticos.
Notas a pie de página
1 The US DoE's Microgrid Initiative (enlace externo a ibm.com). Departamento de Energía de los Estados Unidos de América. Octubre de 2012.
2 How a microgrid saved Pittsburgh International Airport USD 1 Million (enlace externo a ibm.com). Microgrid Knowledge. Julio de 2022.
3 Microgrid Analysis and Case Studies Report (enlace externo a ibm.com). Comisión de Energía de California. Agosto de 2018.
4 Global Market for Microgrids Estimated to Grow to Over USD 55 Billion by 2032 (enlace externo a ibm.com). Guidehouse Insights. Enero de 2024.