Optimización de Redes Eléctricas y Tecnologías HVDC: Automatización, Smart Grids y Almacenamiento

Telemando en Redes de Media Tensión

El telemando en las redes de Media Tensión (MT) mejora la calidad del servicio, disminuye los retardos de intervención y controla el reparto de carga.

Sistemas Típicos para su Realización

• Por onda portadora: Permite comunicaciones bidireccionales y no requiere un cable específico.
• Vía radio: Utiliza ondas de radio moduladas a una frecuencia portadora.
• Fibra óptica: El sistema más usado; transporta luz y no tiene interferencias de campos eléctricos. Para la instalación de cables ópticos existen varias alternativas:
  • Sistema de cableado OPGW: Utilizado como cable de tierra y de comunicaciones.
  • Sistema de cableado autoportante dieléctrico (ADSS): Específico para comunicaciones.
  • Sistema de cableado adosado: Se enrolla en el cable de guarda.
  • Sistema de cableado OPPC: Sustituto del OPGW cuando no se dispone de cable de tierra.

Redes Inteligentes y Microredes

Red Inteligente (Smart Grid)

Red eléctrica que puede integrar las acciones de todos los usuarios conectados para proporcionar un suministro económicamente más eficiente, sostenible, con bajas pérdidas y elevados niveles de seguridad.

Microredes

Conjunto de cargas, elementos de generación y de almacenamiento que gestionan el flujo de potencia e intercambian energía con la red general. Durante el día vende el sobrante y por la noche compra y almacena.

Sistemas de Almacenamiento de Energía

• Bombeo hidráulico: Almacenamiento mediante elevación de agua.
• Almacenamiento de aire comprimido: Las turbinas de gas requieren aire generado en el compresor de la turbina; si se almacena bajo tierra, se utiliza en las horas punta.
• Almacenamiento en baterías:
• Plomo-ácido: Precio reducido, aproximadamente 1500 ciclos de carga y descarga.

Gel: Electrolito sin mantenimiento en forma de gel, mayor coste que la anterior. Ion-litio: Revolución en el almacenamiento, bajan de precio gracias al vehículo eléctrico, ofrecen 6000 ciclos y una profundidad de descarga de hasta el 80%. Almacenamiento en supercondensadores: Ventajas: Liberan energía rápidamente, carga instantánea, almacenan mucha energía en pequeño volumen y tienen larga vida. Inconvenientes: Baja densidad de energía y mayor autodescarga que una batería. Almacenamiento en hidrógeno: Tecnología que permite obtener hidrógeno a partir de gas natural empleando electricidad de fuentes renovables cuando hay excedentes de producción. Vehículo eléctrico: Muy ligado a las redes inteligentes; por un lado, necesita potencia considerable para la carga rápida (supercondensadores) y, por otro, puede devolver energía a la red de la vivienda (tecnología V2G). Contadores inteligentes (Smart Meters): Recogen información de consumo y la envían a los centros de transformación (CT), donde hay un concentrador que recopila los datos y los remite mediante telegestión a las compañías.

Transporte de Alta Tensión en Corriente Continua (HVDC)

Características Principales

• La potencia se mantiene independiente de la distancia.
• En HVAC (corriente alterna) no se pueden conectar dos sistemas a distinta frecuencia.
• Utiliza solo dos conductores (positivo y negativo), por lo que las líneas son más económicas que en HVAC.

Aplicaciones de los Sistemas HVDC

• Líneas aéreas de transporte de gran longitud.
• Líneas en cable aislado.
• Configuración back to back.
• Aumento de potencia en nudos con problemas de corrientes de cortocircuito elevadas.

Componentes del Sistema HVDC

Incluye convertidores, inversores, filtros AC/DC, líneas de transporte y transformadores de conversión.

Tecnologías HVDC

Un enlace requiere convertidores de alterna en continua, existiendo dos tecnologías principales:

• LCC (Convertidores conmutados por red): Basados en tiristores.
• HVDC-VCS (Convertidores autoconmutados): No requieren tensión alterna para su conmutación.

Configuraciones en HVDC

• Enlace monopolar.
• Enlace bipolar con retorno por tierra.
• Enlace bipolar con retorno metálico.
• Enlace homopolar.
• Configuración multiterminal.
• Configuración de enlace polar con retorno metálico.

Sistemas de Control del Enlace

• Control de potencia activa y reactiva en el sistema LCC.
• Control de potencia activa y reactiva en el sistema VSC.
• Controles de emergencia (control de frecuencia, amortiguación de resonancias, etc.).