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Cuando los cortes de energía generalizados se extendieron por Texas en febrero, tanto los residentes como los líderes de la infraestructura cuestionaron cómo se podrían haber evitado los apagones. Si bien algunos tecnólogos han destacado las posibilidades (y desafíos) de la integración de energías renovables, otros apuntan a las microrredes como una posible solución.
Las microrredes contrastan con sus primos de las grandes redes eléctricas, que proporcionan una red de líneas de transmisión de electricidad que conectan múltiples estaciones generadoras de energía a cargas a nivel nacional y (ocasionalmente) regional. Las microrredes localizadas, por otro lado, se han utilizado durante mucho tiempo en áreas remotas para alimentar aldeas fuera de la red, sitios industriales, centros de datos, campus universitarios, grandes complejos residenciales o proyectos militares.

La estructura típica de una microrred. Imagen utilizada por cortesía de Binduhewa y la Universidad de Manchester.

En caso de falla de la red, fallas de la red o reducción de la calidad de la energía, las microrredes alimentadas de forma independiente generan energía. La implementación de microrredes en todo Texas puede no ser una solución a largo plazo para los problemas de energía de infraestructura del estado, pero puede ser una red de seguridad útil, especialmente dados los efectos humanos generalizados de las interrupciones, incluidos los cierres que aún afectan las instalaciones de fabricación de chips.

Tecnología de microrredes: recolección de micro fuentes

Las microrredes (MG) utilizan micro fuentes de energía basadas en la generación de energía distribuida (energía generada cerca del lugar de uso). Pueden ser sistemas independientes o híbridos que utilizan fuentes de energía renovables o no renovables y sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Los MG se diseñan típicamente con fuentes de energía renovable (FER) como suministro a la demanda de carga promedio. Los ESS, la generación no renovable y la red aseguran que las cargas tengan un suministro de energía constante.

Cargue la demanda con un ESS en una microrred. Imagen utilizada cortesía de Faisal et al.

Los sistemas de microrredes renovables utilizan energía eólica, solar, de las olas, mini-generadores hidroeléctricos o energía de las mareas, según lo que esté disponible en la ubicación geográfica de la microrred. La energía extraída de la microfuente se convierte en electricidad y se utiliza como fuente de alimentación local o como parte del modelo EaaS (energía como servicio).

¿Modular es el camino a seguir?

Los beneficios de las microrredes van más allá de la resiliencia, la confiabilidad y la contingencia; incluyen la construcción de una infraestructura crítica que podría reducir el uso de combustible.
Un tipo de microrred que podría ser una solución potencial son las microrredes modulares.
Las microrredes modulares plug-and-play reducen los costos de diseño e implementación porque están construidas sobre componentes preconfigurados con menos demandas de soporte de ingeniería en el sitio. Este tipo de red eléctrica es versátil y especialmente buena para áreas a las que es más difícil acceder. Como tales, son especialmente beneficiosos en tiempos de crisis.
Un ejemplo reciente son las microrredes modulares de respuesta rápida (R2M2) de Scale Microgrid Solution, que contiene una matriz solar fotovoltaica, un motor alternativo de gas natural y una batería de litio.

Representación de cómo funciona la microrred de Scale. Imagen utilizada por cortesía de Scale Microgrid Solution

Al ver los méritos de este modelo, el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas ha ofrecido una subvención para crear una microrred plug-and-play que puede utilizar un convertidor de energía estándar.
Al crear una manera fácil de integrar un convertidor de energía general, este sistema de microrred tiene el potencial de una adopción generalizada. La iniciativa también está diseñando pautas y una herramienta de software que se entregará a los ingenieros de microrredes de CC, lo que ayudará a promover este concepto de universalismo e integración.
Aunque el concepto de microrredes modulares o plug-and-play aún está en su infancia, podría haber muchos beneficios para avanzar en esa dirección. Otro concepto que se está explorando es la idea de microrredes inteligentes.

Microrredes inteligentes y más inteligentes

Uno de los beneficios más evidentes de las microrredes inteligentes es producir sistemas RTO (funcionamiento en tiempo real). Las redes inteligentes se muestran prometedoras para contrarrestar las fallas de las redes eléctricas nacionales y gestionar las perspectivas eléctricas regionales mediante la inversión en la venta de electricidad en el día y en tiempo real.
Por ejemplo, la herramienta de diagnóstico en la nube de Siemens permite un acceso rápido a los datos de futuras redes eléctricas complejas sin un esfuerzo adicional de configuración de ingeniería.
Si se ven de manera integral en el contexto de la red eléctrica nacional, las microrredes tienen como objetivo mejorar la transmisión, distribución, entrega y consumo de energía. Transformar la red actual en una red inteligente y sostenible del futuro no es un esfuerzo simple.
Una propuesta para facilitar la adopción es construir inicialmente microrredes en los campus universitarios. Esto puede permitir a los investigadores de las universidades investigar la variabilidad en el clima y la sincronización de carga antes de que los proyectos de microrredes lleguen al mercado.

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Las microrredes reducen significativamente el complejo funcionamiento de un sistema de red eléctrica tradicional. ¿Cómo podría esta tecnología cruzarse con la experiencia de un ingeniero de energía? Si tiene experiencia con estos sistemas, comparta sus conocimientos en los comentarios a continuación.