Nuevos actores en las energías renovables. Generadores síncronos y sistemas de almacenamiento

Las energías renovables están cambiando la forma de configurar la red de transporte y distribución de electricidad en España. Con el crecimiento que está suponiendo el número de instalaciones que se están conectando y que se van a conectar a la red aparece un nuevo escenario que lleva asociados numerosos retos para la gestión y la estabilidad de la red.

En los últimos años se está produciendo un cambio muy importante en la red eléctrica a nivel mundial. Inicialmente se trataba de un sistema de generación centralizada, con pocos puntos de generación de muy alta capacidad. En la actualidad se está pasando a un sistema de generación distribuida, con muchos puntos de generación de baja potencia, generalmente a partir de fuentes de energía renovable. Este cambio se ve justificado por la creciente penetración de energías renovables en el mercado de la energía eléctrica. No obstante, a pesar de las ventajas de la energía renovable, siguen existiendo dificultades que frenan su desarrollo, destacando la falta de certeza en la disponibilidad del recurso energético renovable. Entre las soluciones que se están proponiendo, una de las más efectivas es el almacenamiento de energía. Tradicionalmente, el sistema eléctrico ha operado generando energía al mismo tiempo que se consume; ahora, el empleo de sistemas de almacenamiento masivo de energía (Energy Storage Systems, ESS) supone una mejora significativa en la efectividad de la red eléctrica.

Ante esta nueva situación de integración masiva de energías renovables en la red, especialmente de las tecnologías solar y eólica, no encontramos ante una disminución significativa tanto de la inercia del sistema (asociado a la frecuencia), como de su potencia de cortocircuito (asociado a la tensión o voltaje). Ante estos problemas, el operador del sistema, según sus especificaciones de consignas de red, plantea la opción de conectar un compensador o generador síncrono en paralelo a una planta de generación de origen renovable o a una subestación de transporte para mejorar la calidad del servicio.

La inercia o energía cinética de rotación es la energía almacenada en las masas de los generadores síncronos pudiendo así reducir las oscilaciones de la frecuencia eléctrica cuando hay variaciones bruscas en la demanda, y previene de posibles caídas (grandes apagones) en la red. Por otro lado, la contribución o aporte de corriente de cortocircuito ayuda a mantener la tensión en situaciones de falta puntuales, siendo además ésta una de las bases más importantes para que el complejo sistema de protecciones funcione de forma robusta y fiable.

Una ventaja adicional de los generadores síncronos radica en su capacidad de generar o absorber potencia reactiva de una forma dinámica.

Este equipo es en esencia una máquina síncrona cuyo eje no es movido por ningún motor primario, pero con un circuito de excitación similar al de un generador síncrono por lo que se puede generar o consumir potencia reactiva según las consignas recibidas del operador del sistema al que se encuentre conectado.

Por último, una ventaja adicional de las máquinas síncronas radica en su capacidad de generar o absorber potencia reactiva de una forma dinámica. Esta capacidad contribuye al desarrollo de sistemas de control eficaces para mantener la tensión de red dentro de sus valores establecidos.

En base a esto, el operador del sistema de transporte de la red en España ha puesto en marcha tres proyectos, para la conexión de estos equipos en algunas de sus subestaciones como son las de Vitoria 220 kV, Lousame 220 kV y Moraleja de Enmedio 400 kV. Izharia Ingenieria está participando en el desarrollo de la ingeniería de detalle de estos proyectos, que permitirán, una vez se pongan en funcionamiento, una calidad mayor de la energía que circula por la red y un mayor control de la estabilidad del sistema, mejorando así la eficiencia y robustez del sistema eléctrico para poder seguir desarrollando esta integración masiva de energías renovables.

De igual forma, está creciendo notablemente y jugando un papel importante los sistemas de almacenamiento masivo de energía (Energy Storage Systems, ESS). Estos, ademas de permitir gestionar la demanda, también ayudan a la integración de energías renovables en la red y realizan funciones de estabilización, tanto de frecuencia como de tensión. Dentro de las diferentes tecnologías de almacenamiento utilizadas, una de las más prometedoras son las baterías, concretamente las baterías basadas en litio. No obstante, existen diferentes tecnologías de baterías de litio-ion, cada una con sus propias características, pudiendo ser más o menos apropiadas para su empleo en los ESS. En este artículo se pretende reflejar la importancia de todos estos sistemas en la red eléctrica.

El almacenamiento energético puede tener diferentes funciones en la red eléctrica, desde la regulación de frecuencia hasta el soporte de energías renovables. Además, existen diferentes tecnologías de almacenamiento energético en función de la forma de energía en la que se almacena. Cada tecnología presenta características propias, así como ventajas e inconvenientes en aspectos clave para la aplicación.

Estos sistemas pueden tener varios propósitos y beneficios:

• Gestion de la carga.
• Integración de la energía renovable.
• Respuesta a la demanda.
• Respaldo de emergencia.
• Optimización de costos.

Izharia Ingenieria está participando en tres proyectos de REE consistentes en la conexión de generadores síncronos en las subestaciones de Vitoria, Lousame y Moraleja de Enmedio.

Los parques de almacenamiento de baterías son una parte importante de la transición hacia una red eléctrica más sostenible y eficiente. Su implementación puede variar las necesidades de la red eléctrica local y las fuentes de generación de energía presentes en la región.

Izharia Ingeniería como empresa comprometida con la integración de las renovables, está participando, además del desarrollo de proyectos con compensadores síncronos, en la integración del almacenamiento stand alone y sistemas de hibridación con baterías. Izharia Ingeniería ha participado, entre otros, en los proyectos de ingeniería de almacenamiento de Mercadal, San Antonio y Pozuelos.