IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Noviembre/Diciembre 2017 - 75

viento durante algunas horas de funcionamiento debido a las
limitaciones dinámicas de seguridad.
Al pasar a plazos más cortos, el trazo azul indica que
algunos meses son relativamente más ventosos que otros,
con el nivel de penetración mensual más alto alcanzando
aproximadamente el 32% y el más bajo alcanzando en torno
al 22%. Asimismo, algunas semanas son más ventosas que
otras (trazo verde), algunos días son más ventosos (naranja)
y algunas horas son más ventosas (púrpura). Esta tendencia
constante es común a todos los sistemas con energía solar
y eólica. Podemos ver que, por momentos, este sistema de
energía eólica anual del 27% en particular supera el 70% de
la penetración por hora; un nivel de energía eólica, o energía
eólica más solar, que está dentro de alcance a corto plazo.
Para este sistema, aumentar la energía eólica anual a cerca
del 40% resultaría en muchas horas durante las cuales el
funcionamiento deseado del sistema es del 100% (o mayor,
si la exportación es posible). Algunos sistemas de potencia
del mundo ya cuentan con valores elevados de suministro de
potencia basada en convertidor (véase "Valores actuales de
recursos no síncronos").

¿Qué sucede con el barrio soleado y
ventoso de la red?
Otra realidad de la generación de potencia eólica y solar
es que algunos lugares son más productivos que otros. En
el caso de la potencia eólica, la ubicación es fundamental
para lograr factores de alta capacidad (y, por lo tanto, una
buena rentabilidad de la inversión de capital). Consideraciones similares impulsan las instalaciones FV a escala de
servicios públicos. Si consideramos el sistema representativo
que se muestra en el Gráfico 3, se presenta un nuevo desafío. En este sistema, una de las esquinas tiene una cantidad
considerable de buena generación eólica y solar, una generación síncrona, económica y extremadamente limitada, y
una transmisión limitada al resto de la red. Un panorama de
toda la red en cuanto a la penetración de la energía renovable
podría parecerse al Gráfico 1, pero la esquina con una gran
cantidad de energía eólica y solar puede fácilmente alcanzar
o superar el 100% de la penetración de la generación basada
en convertidor. ¿Qué sucede si esa esquina del sistema se
desconecta del resto de la red? Hoy en día, la respuesta es
que la isla no puede funcionar con convertidores al 100%.
La cuestión de estos sencillos ejemplos es que la posibilidad de lograr condiciones de funcionamiento reales con
inercia síncrona cero existe en la actualidad y crecerá rápidamente en un futuro inmediato. Como industria, no podemos esperar hasta un futuro lejano, cuando las penetraciones totales de la energía renovable anualmente alcancen el
100%. En el futuro muy próximo, los imperativos económicos y de confiabilidad exigirán que gran parte de la industria
funcione con inercia cero durante una parte del tiempo.
En este artículo, exploramos el desafío y las opciones
asociadas con esta radical transformación de la red. Comenzamos examinando el diseño y la práctica actual de la
noviembre/diciembre 2017

Red principal
Línea(s)
de conexión

Subrred con
única carga y
generación
basada
en inversores

gráfico 3. Una red ficticia con viento fuerte y sol en
extremo.

electrónica de potencia que permite que la energía eólica y
FV suministre potencia de CA a la red.

Las energías renovables al 100% no
son exactamente lo mismo que los
convertidores al 100%
Los mundos rápidamente emergentes de la energía renovable y la generación basada en convertidores están estrechamente interrelacionados. Un reciente artículo en la edición
de marzo/abril 2017 de la IEEE Power & Energy Magazine,
"Lograr una red de energía 100% renovable", examinó una
variedad de problemas. Pero mientras que la mayoría de la
generación eólica y toda la energía FV depende de convertidores, muchos recursos renovables suministran su potencia
a través de máquinas síncronas. La más evidente es la hidropotencia, pero la energía térmica solar, de biomasa, biogás y
geotérmica también utilizan generadores síncronos.
Además, no solo nos preocupa la generación: se entiende
que el almacenamiento de energía probablemente desempeñará un papel. En la actualidad, el recurso de almacenamiento de energía más grande en todo el mundo es la
hidropotencia de almacenamiento por bombeo (PSH, por
sus siglas en inglés), que utiliza máquinas síncronas. Pero
las tecnologías de almacenamiento de energía de rápido
crecimiento, incluidas las baterías y las PSH de velocidad
variable, utilizan convertidores. Los convertidores que proporcionan una interconexión de CC de alta tensión, los convertidores que alimentan cargas, la compensación reactiva
estática basada en convertidores, e incluso la generación de
energía no renovable que se interconecta mediante convertidores (como microturbinas) contribuyen a la tendencia creciente de los sistemas principalmente de convertidores.

El comportamiento real de los convertidores
La principal limitación que impide que los convertidores
suministren la única fuente de energía en una red son los
controles del convertidor que se implementan hoy en día. En
la actualidad, los convertidores conectados a la red (incluso
los denominados convertidores de fuente de tensión que
utilizan dispositivos de conmutación forzada) se controlan
mediante software para operar como fuentes de corriente
que siguen a la red. Físicamente, esto significa que los convertidores proporcionan una corriente que se desplaza según
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