IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - July/August 2022 - 56

En el escenario estudiado de Ambición de energía renovable,
la proporción de fuentes de energía renovable para la electricidad
aumenta del 17% en 2016 al 66% en 2030.
inmaduras, como la captura y el almacenamiento de carbono
y la conversión de potencia en gas.
En segundo lugar, considerando un marco de tiempo
totalmente distinto, la proporción media más alta de energía
eólica y solar anual se traduce en niveles instantáneos más
altos y de mayor variación. Esta penetración instantánea de
energías renovables variables puede variar entre el 10 y el
80% en Europa. Sin medidas de reducción, los periodos de
alta generación de energía eólica y solar pueden alcanzar
el 100% e incluso exceder la demanda de energía. Como
ilustra la figura 4, en el escenario de Ambición de energía
renovable, con el 34% de energía eólica y solar en la matriz
energética, se observaron niveles máximos instantáneos del
80% en Europa y del 95% en algunos países como España.
Esto implica que en momentos de alta generación no síncrona,
pocas centrales convencionales están conectadas al
sistema, lo que brinda apoyo a la estabilidad y seguridad.
Además, la variabilidad aumenta con las amplitudes
entre los índices máximos y mínimos de penetración, que
varían entre el 11 y el 78% a nivel europeo y entre el 6 y el
90% en Alemania, por ejemplo. Incluso para países como
Francia que tienen una proporción dominante de máquinas
síncronas en su matriz energética baja en carbono (energía
Índices de penetración instantánea
de la generación no síncrona con alta participación
de energías renovables en el sistema eléctrico
continental
Alemania
España
Francia
Europa
01020304050
(%)
60 70 80 90 100
Índice de penetración máx.
Índice de penetración medio
Índice de penetración mín.
figura 4. Las altas proporciones de generación variable
conducen a índices extremos de penetración instantánea
en el sistema eléctrico, según lo calculado en el escenario
de Ambición de energía renovable del proyecto EU-SysFlex.
Máx.: máximo; Mín.: mínimo.
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Estabilidad de la frecuencia
La frecuencia en una red eléctrica es proporcional a la velocidad
de giro de los generadores síncronos de las centrales
eléctricas acopladas a esta red. Los generadores crean una
onda de tensión y su velocidad de giro varía de acuerdo
con el balance entre la generación de potencia activa y la
demanda. El valor de la frecuencia debe permanecer cerca
de su valor nominal, 50 Hz en Europa, y los mecanismos
de control de la frecuencia corrigen los desbalances de la
energía en tiempo real. Además de estos mecanismos, el
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hidroeléctrica y nuclear), impacta fuertemente la dinámica
de todo el sistema eléctrico.
Luego de estos primeros resultados y la información que
proporcionaron sobre las dinámicas cambiantes del sistema
eléctrico, los escenarios se usaron para continuar los análisis
en la simulación dinámica y se observó el comportamiento
de generadores y el impacto en el sistema casi en tiempo
real. Debido a que la naturaleza variable y no síncrona de
la generación de electricidad basada en energía eólica y
solar es significativamente distinta de las grandes máquinas
síncronas actuales a las que reemplazan, aparecieron escaseces
no solo en la inercia sino también en varias capacidades
esenciales para operar el sistema eléctrico de forma
segura y estable, y surgieron preocupaciones sobre la operación
del sistema en los próximos años.
Aparecen desafíos técnicos clave para
la estabilidad energética en altas
proporciones de generación variable
El hecho de que las tecnologías de energía eólica y solar
interactúen con las redes mediante la electrónica de potencia
y no proporcionen inercia las diferencia de las máquinas
síncronas y suelen generar preguntas vinculadas con
la estabilidad del sistema. No solo desplazan a las centrales
eléctricas convencionales que actualmente suministran
servicios del sistema y estabilidad, sino que sus características
inherentes son distintas, lo que ocasiona escasez en
la operación tradicional del sistema. Por esto, aumentar la
proporción de fuentes basadas en inversores (IBR, por sus
siglas en inglés) en el sistema eléctrico europeo representa
un desafío para los tres dominios de la estabilidad del sistema
eléctrico, a saber: la estabilidad de la frecuencia, la
tensión y el ángulo del rotor. A continuación se listan los
problemas de cada dominio y se debaten las medidas de
mitigación, que se analizaron en simulaciones y se probaron
en el campo.
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