¿Qué es una microrred?
Las microrredes son redes eléctricas de pequeña escala que operan de manera independiente para generar electricidad para un área localizada, como un campus universitario, complejo hospitalario, base militar o región geográfica.
El Departamento de Energía de EE. UU. define una microrred como un grupo de cargas interconectadas y recursos energéticos distribuidos dentro de límites eléctricos claramente definidos que actúa como una única entidad controlable con respecto a la red.1 Las microrredes pueden funcionar conjuntamente con redes eléctricas más tradicionales a gran escala, conocidas como macrorredes, que están ancladas por grandes centrales eléctricas.
Sin embargo, como las microrredes son autónomas, pueden funcionar en "modo isla", es decir, funcionar de forma autónoma y suministrar energía por sí solas. Suelen estar compuestas por varios tipos de recursos de energía distribuida (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 de diésel y sistemas combinados de calor y electricidad (CHP) alimentados con gas natural.
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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 las interrupciones causadas por condiciones climáticas extremas u otras interrupciones, lo cual garantiza un suministro de energía confiable para cargas críticas. 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 de energía 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. Esto puede resultar en menores costos de energía, por ejemplo, el cambio del Aeropuerto Internacional de Pittsburgh a una microrred solar y de gas natural generó un ahorro de 1 millón de dólares en su primer año.2 De igual manera, una bodega en California construyó una microrred en torno a la energía solar fotovoltaica (PV) que redujo sus facturas mensuales de energía de USD 15,000 a USD 1,000.3
- Fomentar la modernización y la sustentabilidad: las microrredes permiten la integración de fuentes de energía renovable 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 una 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 de diésel o gas natural.
Los dispositivos de almacenamiento de energía, como baterías o volantes, almacenan el exceso de energía generada por la microrred. Esta energía almacenada puede utilizarse cuando la demanda supera la producción o durante periodos de generación de energía intermitente (como por la noche para la energía solar).
Esto incluye la infraestructura física necesaria para distribuir energía desde las fuentes a las cargas, como líneas eléctricas, transformadores e interruptores.
El "cerebro" de la microrred gestiona sus operaciones, equilibrando el suministro eléctrico, integrando las fuentes renovables, gestionando el almacenamiento de energía y manteniendo la calidad de la misma. También permite a la microrred desconectarse de la red principal y volver a conectarse a ella cuando sea necesario. Los sistemas de control incluyen herramientas de gestión de la carga que ajustan el suministro a medida que aumenta o disminuye la demanda de energía, así como dispositivos de medición, que miden la producción y el consumo de energía y proporcionan datos importantes para gestionar las operaciones 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, incluyendo la evaluación de viabilidad, el diseño, la puesta en servicio y las operaciones. Las consideraciones incluyen la selección de las 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 juega un papel crucial en este proceso. Los sistemas avanzados de control de microrredes emplean algoritmos para optimizar la operación 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 operación de proyectos de microrred puede presentar desafíos: los altos costos iniciales de las tecnologías de microrred, como los sistemas de control avanzados y el almacenamiento de energía, pueden disuadir a los posibles adoptantes. Conectar una microrred con la red principal requiere una cuidadosa coordinación para garantizar la calidad y la seguridad de la energía.
El controlador de microrred, un componente crítico del sistema de microrred, debe gestionar y optimizar la operación de diversas fuentes de energía en tiempo real, lo que puede ser complejo. Las barreras regulatorias relacionadas con los derechos de franquicia de servicios públicos, el acceso a la red y las tarifas también pueden disuadir 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 energía. De hecho, la inversión en microrredes está creciendo, con un reporte que sugiere que el mercado global para ellas podría crecer a USD 55 mil millones para 2032.4
Una red inteligente es un sistema de energía eléctrica avanzado que integra sistemas de comunicación y control digital con la infraestructura de energía tradicional para permitir el monitoreo 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 brindan a los consumidores un mayor control sobre su consumo y costos de energía mediante el uso de medidores inteligentes y sistemas de domótica.
Las tecnologías que sustentan las redes inteligentes también pueden utilizarse para impulsar la eficiencia en las microrredes. Una microrred inteligente emplea sensores y 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 confiables, 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 sustentabilidad. Pueden integrar perfectamente fuentes de energía renovables como la solar, la eólica y la hidroeléctrica. También apoyan la electrificación del transporte (por ejemplo, proporcionando infraestructura de recarga para vehículos eléctricos). Esto reduce la dependencia a 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 normalmente ocurre durante la transmisión a larga distancia. También pueden gestionar mejor la respuesta a la demanda reduciendo la carga durante las horas pico o trasladándola a horas de menor demanda. Juntos, estos atributos llevan 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 y crear puestos de trabajo en los ámbitos de la construcción, la explotación y el mantenimiento, ayudando a las comunidades a prosperar.
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Notas de pie de página
1 The US DoE's Microgrid Initiative, Departamento de Energía de los Estados Unidos de América, octubre de 2012.
2 Cómo una microrred salvó al Aeropuerto Internacional de Pittsburgh 1 millón de USD, Microgrid Knowledge, julio de 2022.
3 Reporte de análisis y estudios de caso de microrredes, Comisión de Energía de California, agosto de 2018.
4 Global Market for Microgrids Rated to Grow to Over USD 55 Billion by 2032, PR Newswire, enero de 2024.