IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Marzo/Abril 2017 - 72

En redes futuras, el número de dispositivos basados en inversor
puede ser de más del 50% de la potencia nominal en cualquier
momento y, por tanto, formar una red dominada por inversor.
áreas alcanzan redes 100% renovables? La energía renovable
variable (VRE, por sus siglas en inglés), como los sistemas
de energía eólica y solar fotovoltaica (PV, por sus siglas en
inglés), será un contribuyente principal y, además, con la
reducción en los costos para estas tecnologías durante los
últimos cinco años, se están implantando a gran escala por
todo el mundo.
Países como Dinamarca, Irlanda y Alemania han instalado
de forma enérgica sistemas de VRE y están operando con penetraciones anuales de VRE de más del 20% a nivel nacional. El
nivel anual de penetración se utiliza para describir cuánta VRE
se produce cada año, pero existen penetraciones instantáneas
que varían mucho durante el año para llegar a esos niveles (vea
"Niveles de Penetración de VRE"). La penetración instantánea
puede ser un factor aún más importante cuando se considera la
estabilidad real de un sistema de energía eléctrica en altos niveles de VRE. Por ejemplo, Irlanda limita actualmente su penetración instantánea al 55%. En la actualidad, la VRE proporciona aproximadamente el 13% de la energía anual en Europa
y el 5% en Estados Unidos, pero las tecnologías de VRE han
visto un despliegue rápido durante los últimos cinco años. Así
que, ¿qué aspecto tendría un sistema de energía eléctrica dominado por estas tecnologías?

Enfrentando la Variabilidad y la
Incertidumbre
Varios estudios han analizado niveles de penetraciones de
energías renovables cada vez mayores en Estados Unidos.
Los Gráficos 1(a) y (b) muestran las posibles implementaciones futuras desde el "Estudio de Integración de Red Renovable del Este" del National Renewable Energy Laboratory,
que analizó hasta el 30% de la VRE implementada en el este
de Estados Unidos; los generadores están codificados por
colores: el azul representa las ubicaciones de energía eólica
y, el amarillo, de energía solar. El panorama futuro en el
Gráfico 1(b) muestra la naturaleza altamente distribuida

Niveles de Penetración de VRE
*	 	Nivel	de	penetración	de	VRE	anual	=	fracción	de	
energía	anual	(kWh)	por	la	VRE	
*	 	Nivel	de	penetración	de	VRE	instantáneo	=	fracción	de	potencia	instantánea	(kW)	por	la	VRE	en	
cualquier	momento

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de las posibles implementaciones futuras de tecnologías de
VRE a lo largo de la Eastern Interconnection. Alcanzar el
100% de energía renovable tendría incluso más sistemas de
VRE distribuidos e implementados a lo largo de la red.
La energía eólica y la solar son diferentes de la mayoría de generadores térmicos porque tienen una producción
energética variable e incierta, determinada por las condiciones climatológicas locales. Los generadores convencionales,
como las plantas de carbón y gas, se consideran despachables porque pueden cambiar de manera más fácil su producción energética (tanto subirla como bajarla) para satisfacer
los cambios en la carga. A medida que la penetración de
VRE aumenta dentro del sistema, muchos factores requieren
mayor flexibilidad de red para amoldarse a los cambios en
la producción. En concreto, la energía fotovoltaica tiene un
desafío natural asociado con su ciclo diurno, ya que no produce energía alguna durante la noche. Esto hace la potencia
entre generadores PV individuales que estén bien relacionados entre sí, y grandes cantidades de energía individuales,
durante un relativamente breve lapso de tiempo. Esto puede
conducir a mayores regulaciones de carga neta de lo que
podría verse por la noche.
La energía eólica también tiene un ciclo diurno, aunque
es menos pronunciado que el de la energía fotovoltaica. En
muchos lugares de Estados Unidos, tiende a haber más energía eólica producida durante horas nocturnas que durante
horas diurnas. La energía eólica también puede producir regulaciones de carga en la potencia producida cuando
hay grandes cambios en las condiciones climatológicas a
lo largo de amplias áreas geográficas. Generalmente, estas
regulaciones de carga suelen a ocurrir durante varias horas
cuando hay suficiente diversidad geográfica en el recurso
de la energía eólica. Además, debido a la coincidencia del
momento de VRE, puede haber momentos en que hay demasiado suministro y la reducción de VRE tiene sentido por
razones económicas y de confiabilidad. Un ejemplo de esto
se muestra en el Gráfico 2, que representa el despacho de
producción apilada del "Estudio de la Electricidad Renovable del Futuro" durante una semana de baja carga y una
penetración de energía renovable del 80%. En momentos en
que la energía solar y eólica tienen valores altos de salida de
energía, restringir alguno de estos generadores es la opción
más económica; sin embargo, estas decisiones de restricción
se basan en un conjunto complejo de variables, incluida la
flexibilidad del parque de generación restante.
Aunque hay una serie de retos adicionales asociados con
grandes penetraciones de energía renovable, también hay
marzo/abril 2017



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