A medida que la demanda de energía sigue creciendo, se han puesto de manifiesto numerosos problemas en el sector eléctrico: la dependencia de combustibles fósiles obsoletos, el aumento de los costes energéticos, la infraestructura anticuada y la necesidad de recurrir a múltiples fuentes de generación para satisfacer esta demanda y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de carbono. En un esfuerzo por modernizar nuestra red eléctrica, se han producido muchos avances tecnológicos que han aumentado su resiliencia, fiabilidad e inteligencia del sistema.
Estas nuevas tecnologías en el sector energético nos están llevando hacia sistemas energéticos descentralizados. Un avance comúnmente comentado es la inclusión de energías renovables como la eólica, la solar y el almacenamiento en baterías para complementar la flexibilidad de la red e integrar nuevas fuentes de energía. Estas energías han ido aportando cada vez más energía a la red y se utilizan de diversas maneras, como se observa en su uso como DER (recursos energéticos distribuidos). Los DER suelen ser fuentes de generación a menor escala a nivel de distribución, diseñadas para ubicarse cerca de sus consumidores, en lugar de proporcionar generación a gran escala como las centrales eléctricas.
El continuo aumento del uso de recursos energéticos distribuidos (RED) en la red eléctrica genera la necesidad de sistemas para gestionar y mantener la energía generada, de modo que la red pueda manejar y aprovechar toda esta energía adicional. Dos sistemas importantes que operan a diferentes escalas se han convertido en tecnologías críticas que están dando forma a las operaciones de nuestra red eléctrica moderna: los sistemas de gestión de recursos energéticos distribuidos (SGRD) y las microrredes.
¿Qué es DERMS (Sistema de Gestión de Recursos Energéticos Distribuidos)?
En comparación con las microrredes, la implementación escalable de los DERMS (Sistemas de Gestión de Recursos Energéticos) es un sistema lógico que se utiliza para gestionar y regular el funcionamiento de los DER. Puede utilizarse como plataforma independiente o incluso integrarse con los ADMS (Sistemas de Gestión de Activos y Disponibilidad) que ya utilizan las empresas de servicios públicos. Dada la naturaleza volátil de muchos tipos de generación distribuida, su gestión implica un seguimiento y control exhaustivos de su uso.
Los DERMS integran los DER en una plataforma centralizada para la coordinación, con visibilidad en tiempo real y pronósticos avanzados impulsados por inteligencia artificial. Por ejemplo, un sistema de gestión de recursos DERMS puede monitorizar la velocidad del viento y la producción de las turbinas eólicas, limitar la producción de los paneles solares fotovoltaicos (PV), monitorizar y ajustar los tiempos de carga de los vehículos eléctricos y gestionar los patrones de carga y descarga de los sistemas de almacenamiento de baterías y otros sistemas de almacenamiento de energía. Al estandarizar sus funciones y protocolos de comunicación, se mantiene la integración entre un DERMS de red y los DER locales, de modo que los componentes entre ellos no requieren software personalizado adicional, lo que reduce la complejidad. Asimismo, los DERMS pueden servir de enlace entre los DER y la red. Las capacidades de optimización de la red de los DERMS se destacan por su capacidad para agregar los DER y visualizarlos y gestionarlos de forma colectiva. Al maximizar la flexibilidad de los DER, los DERMS de red gestionan adecuadamente la instalación continua de DER y los integran con éxito en la red.
Cómo funciona DERMS dentro de la red eléctrica
Un aspecto fundamental de los sistemas DERMS es su capacidad para interactuar con los sistemas de gestión de la distribución (DMS). Para estos sistemas, los DERMS pueden utilizarse para abordar los desafíos típicos de la operación de la red, como el flujo de potencia bidireccional y la optimización de la red. De este modo, los DERMS mejoran directamente el rendimiento del sistema, la eficiencia de la red y la estabilización de la misma. Abordan los desafíos comunes de la red eléctrica en su conjunto.
Pueden utilizarse para visualizar los DER como grupos controlables combinados, simplificando y optimizando su despacho. Esto los integra en el DMS de forma que los operadores de red y de sistemas de distribución puedan visualizar los DER a través de la interfaz familiar del DMS, especialmente en modelos de red donde se visualiza el impacto y la ubicación de los DER. Este monitoreo en tiempo real de los activos de generación garantiza una gestión óptima de los recursos energéticos. Dado que el flujo de potencia bidireccional es cada vez más frecuente en las redes modernas, la participación de los DERMS para el control del flujo de potencia resulta vital, ya que los DER directamente responsables de dicho flujo pueden gestionarse adecuadamente para minimizar las interrupciones. Mantener un flujo de potencia fluido es fundamental. Debido a su ubicación, los DER suelen estar mucho más cerca del usuario final que las centrales eléctricas. El acceso a la información de los DER a través de los DERMS permite un nivel de visibilidad y control del borde de la red muy superior para un DMS determinado en comparación con aquellos que no están integrados con los DERMS.
¿Qué son los sistemas de microrredes?
Las microrredes son redes a pequeña escala capaces de funcionar de forma independiente de la red eléctrica principal. Esto se logra generalmente mediante la generación de energía a partir de recursos energéticos distribuidos (RED) específicos a pequeña escala, como paneles solares, pilas de combustible, unidades de cogeneración y sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Estas microrredes no se limitan a aplicaciones comerciales e industriales, ya que también pueden abastecer de electricidad a comunidades locales y hogares mediante la implementación de sistemas de microrredes comunitarias.
También proporcionan la resiliencia de red tan necesaria en regiones más remotas, ya que la fiabilidad de una microrred puede garantizar el suministro eléctrico donde las líneas de transmisión son inviables debido a dificultades geográficas o altos costos. Las microrredes operan en dos modos distintos: conectadas a la red y aisladas.
Cuando está conectada a la red, la microrred mantiene una conexión con la red eléctrica principal que alimenta un área más amplia. Puede generar energía excedente a partir de recursos energéticos distribuidos (RED) para enviarla a la red principal o bien, utilizar los RED como complemento a la energía tomada de la red principal para apoyar las operaciones locales. Cuando está aislada, una microrred está completamente desconectada de la red principal y opera de forma independiente para alimentar únicamente su área local. Debido a su funcionamiento independiente, la generación depende exclusivamente de sus RED, lo que permite que la microrred sea autosuficiente sin depender de la red principal. La resiliencia que proporciona una microrred en modo aislado es fundamental para diversos escenarios donde las instalaciones críticas necesitan seguir recibiendo energía en caso de un apagón, como hospitales y centros de datos.
Cómo funcionan las microrredes y cómo contribuyen a la fiabilidad del suministro energético.
Las microrredes utilizan sistemas de control dedicados que permiten la integración perfecta de la producción de energía local. Al gestionar recursos energéticos distribuidos (RED) localizados, como sistemas de almacenamiento de baterías y paneles solares, estos sistemas garantizan un suministro eléctrico fiable incluso durante apagones y cortes de energía generalizados. Operan de forma independiente para proporcionar energía de respaldo cuando falla la red principal. Esta energía de respaldo localizada ofrece enormes beneficios para la seguridad energética, la gestión de la energía y la flexibilidad general de la red, especialmente en los puntos de acceso, asegurando que las instalaciones mantengan su funcionamiento normal independientemente del estado de la macrorred.
Sistemas de gestión energética de residuos (DERMS) frente a microrredes: Explicación de las principales diferencias
| Característica | DERMATOLOGÍA | Sistemas de microrredes |
|---|---|---|
| Alcance principal | Coordinación a nivel de red en múltiples regiones. | Control localizado y específico del sitio |
| Tipo de operación | Funciona como una gran central eléctrica virtual. | Funciona como una microred física independiente. |
| Visibilidad | Descripción general completa de la red de servicios públicos | Limitado estrictamente a la microrred local. |
| Control | Agrega recursos energéticos distribuidos (RED) a gran escala y dispersos. | Gestiona recursos energéticos distribuidos locales específicos. |
| Conectividad | Siempre conectado a la red | Funciona tanto conectado a la red como de forma aislada. |
Cómo funcionan conjuntamente los sistemas DERMS y las microrredes
Si bien cumplen funciones principales diferentes, son tecnologías complementarias. Un sistema de gestión de recursos energéticos distribuidos (DERMS) puede integrar y coordinar múltiples sistemas de microrredes independientes y múltiples recursos energéticos distribuidos (DER) en la red eléctrica general.
Mediante una única interfaz de control, los operadores obtienen mayor visibilidad del consumo energético y de la cantidad de energía que una microrred consume o suministra en cada momento. Esto permite optimizar los recursos energéticos de toda la red, lo que aumenta significativamente la flexibilidad general de la misma.
El papel de los DERMS y las microrredes en los mercados energéticos
Ambas tecnologías abren nuevas vías para la participación en el mercado de los recursos energéticos distribuidos. Mediante la agregación inteligente de activos, los sistemas de gestión de recursos energéticos distribuidos (DERMS) pueden ofrecer la capacidad agregada de DER en los mercados mayoristas, proporcionando valiosos servicios a la red, participando en programas de respuesta a la demanda y optimizando los costos energéticos con base en pronósticos en tiempo real. Las microrredes contribuyen reduciendo la carga o suministrando el exceso de energía a la red durante los picos de demanda. Siguiendo los estándares de potencia del IEEE, estos sistemas están transformando radicalmente la forma en que la sociedad energética en constante evolución valora y monetiza la generación de energía distribuida proveniente de diversas fuentes.
Beneficios para las empresas de servicios públicos y los operadores de la red eléctrica
La implementación de DERMS permite a las empresas de servicios públicos optimizar el uso de los recursos energéticos distribuidos (RED) y mejorar la fiabilidad del sistema. Las capacidades de estos sistemas ayudan a las empresas a convertir fuentes de energía renovable impredecibles, como la energía eólica, en activos gestionables y controlables. Mediante un análisis exhaustivo de datos y alertas de mantenimiento proactivas, DERMS impulsa la eficiencia operativa, reduce los costos y mejora la estabilidad de la red, lo que permite a las empresas gestionar las cargas de forma proactiva en lugar de reaccionar ante las caídas de tensión.
Desafíos en la implementación de sistemas DERMS y de microrredes
A pesar de sus claros beneficios, estas tecnologías plantean nuevos desafíos en el panorama energético actual. La integración de datos sigue siendo un obstáculo importante, ya que conectar miles de puntos finales a modelos de red unificados requiere una enorme capacidad de procesamiento y una gran complejidad de control. Además, equilibrar la carga cuando la energía renovable es menor, garantizar la interoperabilidad entre los sistemas de servicios públicos tradicionales y las nuevas plataformas de software, mantener estrictos protocolos de ciberseguridad y asegurar la escalabilidad a medida que se incorporan más activos de generación son preocupaciones primordiales para los operadores de la red.
El futuro de los sistemas de gestión de recursos energéticos distribuidos (DERMS) y las microrredes en la modernización de la red eléctrica.
Dado el creciente protagonismo de las energías renovables, los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía, seguirá siendo necesario gestionar estos componentes volátiles de la red eléctrica. Impulsados por recientes incentivos fiscales y oportunidades de financiación, los recursos energéticos distribuidos (RED) continuarán participando tanto en la operación de microrredes como en la integración con los sistemas de gestión de recursos energéticos distribuidos (SGER). Las empresas de servicios públicos necesitan no solo visibilidad de activos adicionales de la red, como los RED, sino también la tecnología de los SGER para interpretar la información de estos recursos de forma rápida y óptima, y gestionarlos eficazmente. Además, la necesidad de microrredes en diversas operaciones y áreas críticas, así como su uso como recurso adicional para la red, demuestra que ambas tecnologías son fundamentales para la fiabilidad futura de la red.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la principal diferencia entre los sistemas DERMS y los sistemas de microrredes?
La principal diferencia radica en el alcance. Los sistemas DERMS proporcionan coordinación y gestión de recursos energéticos a nivel de red para las empresas de servicios públicos, mientras que las microrredes proporcionan control localizado y producción de energía para un sitio o comunidad específicos, con la capacidad única de desconectarse (funcionar de forma aislada) de la red principal.
¿Pueden funcionar las microrredes sin un sistema de gestión energética de residuos (DERMS)?
Sí, las microrredes cuentan con sistemas de control propios, localizados y dedicados, que les permiten funcionar de forma independiente, especialmente cuando operan en aislamiento. Sin embargo, su integración con un sistema de gestión de recursos energéticos distribuidos (DERMS) permite que la red eléctrica principal interactúe con la capacidad excedente de la microrred y la optimice.
¿Cómo mejoran los sistemas DERMS la fiabilidad y la eficiencia de la red eléctrica?
Los sistemas DERMS mejoran la fiabilidad al proporcionar visibilidad y pronósticos en tiempo real para recursos renovables volátiles. Permiten a los operadores agregar estos recursos para equilibrar dinámicamente la oferta y la demanda, suavizar las fluctuaciones de voltaje y optimizar el flujo de energía de manera eficiente en toda la red.
¿Son necesarios los sistemas DERMS para la integración de recursos energéticos distribuidos?
Si bien los recursos energéticos distribuidos (RED) individuales pueden integrarse localmente sin un sistema de gestión de RED (SGRED), la gestión de miles de RED a gran escala en una red de servicios públicos requiere efectivamente un SGRED para prevenir la inestabilidad de la red y utilizar los recursos para la optimización de la misma.
¿Cómo utilizan las empresas de servicios públicos los sistemas DERMS con las microrredes comunitarias?
Las empresas de servicios públicos utilizan los sistemas DERMS para tratar las microrredes comunitarias como activos flexibles y gestionables. El sistema DERMS puede comunicarse con el sistema de control de la microrred para solicitar energía durante los picos de demanda o para absorber el exceso de generación de la red principal, lo que beneficia tanto a la empresa de servicios públicos como a la comunidad.
