Super cuadrícula - Super grid

Un plan conceptual de una súper red que une las fuentes renovables en el norte de África, Oriente Medio y Europa. ( DESERTEC )

Una superredes o superredes es una red de transmisión de área amplia , generalmente transcontinental o multinacional, que está destinada a hacer posible el comercio de grandes volúmenes de electricidad a grandes distancias. A veces también se la denomina "megarejilla". Por lo general, se propone que las súper redes utilicen corriente continua de alto voltaje (HVDC) para transmitir electricidad a largas distancias. La última generación de líneas eléctricas HVDC puede transmitir energía con pérdidas de solo el 1,6% por cada 1.000 km.

Las superredes podrían apoyar una transición energética global suavizando las fluctuaciones locales de la energía eólica y solar . En este contexto, se consideran una tecnología clave para mitigar el calentamiento global .

Historia

La idea de crear líneas de transmisión de larga distancia para aprovechar fuentes renovables distantes no es nueva. En los EE. UU. En la década de 1950, se hizo una propuesta para enviar energía hidroeléctrica desde las represas que se estaban construyendo en el noroeste del Pacífico a los consumidores en el sur de California , pero hubo oposición y se descartó. En 1961, el presidente de los Estados Unidos, John F. Kennedy, autorizó un gran proyecto de obras públicas utilizando nueva tecnología de corriente continua de alto voltaje de Suecia . El proyecto se llevó a cabo como una estrecha colaboración entre General Electric de los EE. UU. Y ASEA de Suecia , y el sistema se puso en marcha en 1970. Con varias actualizaciones de las estaciones convertidoras en las décadas intermedias, el sistema ahora tiene una capacidad de 3.100 MW y es conocido como Pacific DC Intertie .

El concepto de "superrejilla" se remonta a la década de 1960 y se utilizó para describir la unificación emergente de la red de Gran Bretaña. En el código que gobierna la Red Británica, el Código de Red, la Supergrid se define actualmente - y lo ha sido desde que se escribió este código por primera vez, en 1990 - como una referencia a aquellas partes del sistema de transmisión de electricidad británico que están conectadas a voltajes en exceso. de 200 kV (200.000 voltios). Por lo tanto, los planificadores de sistemas eléctricos y el personal operativo británicos hablan invariablemente de la Superred en este contexto; en la práctica, la definición utilizada captura todos los equipos propiedad de la empresa National Grid en Inglaterra y Gales, y ningún otro equipo.

Lo que ha cambiado durante los últimos 40 años es la escala de energía y las distancias que se imaginan posibles en una superrejilla. Europa comenzó a unificar sus redes en la década de 1950 y su red unificada más grande es la red sincrónica de Europa continental que sirve a 24 países. Se está trabajando seriamente en la unificación de esta red europea síncrona (anteriormente conocida como red UCTE), con la red de transmisión síncrona vecina de algunos países de la CEI, la red IPS / UPS . Si se completa, la red masiva resultante abarcaría 13 zonas horarias que se extienden desde el Atlántico hasta el Pacífico.

Si bien estas redes cubren grandes distancias, la capacidad para transmitir grandes volúmenes de electricidad sigue siendo limitada debido a problemas de congestión y control. El SuperSmart cuadrícula (Europa) y el Unificado de red inteligente (US) especifican importantes mejoras tecnológicas que los defensores afirman son necesarias para asegurar el funcionamiento práctico y beneficios prometidos de dichas redes transcontinentales de mega.

Concepto

En el uso actual, la "superrejilla" tiene dos sentidos: uno de ser una capa de superestructura superpuesta o superpuesta a la red o redes de transmisión regionales existentes, y el segundo de tener un conjunto de capacidades superiores que superan las de las redes más avanzadas.

Mega cuadrícula

En el sentido de "superposición" o "superestructura", una superrejilla es un equivalente a muy larga distancia de una red síncrona de área amplia capaz de transmitir electricidad renovable a gran escala. En algunas concepciones, una red de transmisión de líneas de transmisión HVDC forma una capa que está claramente separada en la forma en que un sistema de superautopistas está separado del sistema de calles de la ciudad y carreteras regionales. En concepciones más convencionales, como la unificación propuesta de la red europea síncrona UCTE y el sistema IPS / UPS de la CIS , dicha mega red no es diferente de los típicos sistemas de transmisión síncrona de área amplia donde la electricidad toma una ruta de tránsito ad hoc directamente a través de la red local. líneas de transmisión de servicios públicos o líneas HVDC según sea necesario. Los estudios para tales sistemas de tamaño continental informan que existen problemas de escala como resultado de la complejidad de la red, la congestión de la transmisión y la necesidad de sistemas rápidos de diagnóstico, coordinación y control. Dichos estudios observan que la capacidad de transmisión debería ser significativamente más alta que los sistemas de transmisión actuales para promover el comercio de energía sin obstáculos a través de distancias no limitadas por fronteras estatales, regionales o nacionales, o incluso continentales. En la práctica, se ha hecho necesario incorporar características de redes inteligentes , como redes de sensores de área amplia (WAMS), incluso en redes regionales de tamaño modesto para evitar cortes de energía importantes , como el apagón del noreste de 2003 . Las interacciones dinámicas entre los grupos de generación de energía son cada vez más complejas, y las perturbaciones transitorias que caen en cascada entre los servicios públicos vecinos pueden ser repentinas, grandes y violentas, acompañadas de cambios abruptos en la topología de la red cuando los operadores intentan estabilizar manualmente la red.

Rejilla superior

En el segundo sentido de una cuadrícula avanzada, la súper cuadrícula es superior no solo porque es una mega cuadrícula de área amplia, sino también porque está altamente coordinada desde un nivel macro que abarca naciones y continentes, hasta el nivel micro. programar cargas de baja prioridad como calentadores de agua y refrigeración. En la propuesta europea SuperSmart Grid y el concepto de red inteligente unificada de EE. UU., Estas súper redes tienen características de inteligencia en la capa de transmisión de área amplia que integran las redes inteligentes locales en una única súper red de área amplia. Esto es similar a cómo Internet unió múltiples redes pequeñas en una sola red ubicua.

La transmisión de área amplia puede verse como una extensión horizontal de la red inteligente. En un cambio de paradigma, la distinción entre transmisión y distribución se difumina con la integración a medida que el flujo de energía se vuelve bidireccional. Por ejemplo, las redes de distribución en áreas rurales podrían generar más energía de la que utilizan, convirtiendo la red inteligente local en una planta de energía virtual , o la flota de una ciudad de un millón de vehículos eléctricos podría usarse para recortar los picos en el suministro de transmisión integrándolos a la red. red inteligente que utiliza tecnología vehículo a red .

Una red de transmisión de CA de 765 kV diseñada para transportar 400 GW de energía eólica a ciudades del Medio Oeste a un costo de $ 60 mil millones.

Una ventaja de un sistema tan disperso geográficamente y dinámicamente equilibrado es que la necesidad de generación de carga base se reduce significativamente , ya que se puede suavizar la intermitencia de algunas fuentes como el océano , el sol y el viento . Una serie de estudios de modelado detallados realizados por el Dr. Gregor Czisch, que analizó la adopción en toda Europa de energía renovable y redes eléctricas interconectadas utilizando cables HVDC , indica que todo el uso de energía de Europa podría provenir de energías renovables, con un 70% de energía total del viento en el mismo nivel de costo o más bajo que en la actualidad.

Para algunos críticos, una capa de transmisión de área tan amplia no es nueva; señalan que la tecnología tiene poca diferencia con la utilizada para las redes de transmisión de energía regionales y nacionales. Los proponentes responden que más allá de las características cualitativas de la red inteligente que permiten la coordinación y el equilibrio instantáneos de fuentes de energía intermitentes a través de las fronteras internacionales, la amplitud cuantitativa tiene una cualidad propia. Se afirma que las superredes abren mercados. De la misma manera que las autopistas revolucionaron el transporte interestatal e Internet revolucionó el comercio en línea cuando se construyeron redes integrales de alta capacidad, se argumenta que se debe construir una súper red de alta capacidad para brindar una red de distribución tan completa y con tal capacidad disponible. que el comercio de energía solo está limitado por la cantidad de electricidad que los empresarios pueden aportar al mercado.

Tecnología

Los planes de súper redes de área amplia generalmente requieren transmisión a granel utilizando líneas de corriente continua de alto voltaje . La propuesta de SuperSmart Grid de Europa se basa en HVDC, y en los EE. UU., Los tomadores de decisiones clave como Steven Chu favorecen un sistema de red de CC de larga distancia nacional. Hay defensores de la industria de la corriente alterna de alto voltaje (HVAC). Aunque los sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna ( FACTS ) tienen inconvenientes para largas distancias, American Electric Power ha defendido una súper red de 765 kV a la que llaman I-765 que proporcionaría 400 GW de capacidad de transmisión adicional requerida para producir el 20% de la energía de EE. UU. A partir de parques eólicos. basado en el medio oeste. (Ver figura anterior). Los defensores de los sistemas HVAC señalan que los sistemas HVDC están orientados a la transmisión masiva punto a punto y que las conexiones múltiples a ellos requerirían un costoso y complejo equipo de control y comunicación en lugar de los simples transformadores elevadores necesarios si se usaran líneas de CA. Actualmente, solo hay un sistema de transmisión HVDC de larga distancia multipunto. En un futuro más lejano, la pérdida de voltaje de los métodos actuales podría evitarse utilizando la tecnología superconductora experimental " SuperGrid ", en la que el cable de transmisión se enfría mediante una tubería de hidrógeno líquido que también se utiliza para mover energía en todo el país. Es necesario tener en cuenta las pérdidas de energía para crear, contener y volver a enfriar hidrógeno líquido.

La coordinación y el control de la red utilizarían tecnologías de red inteligente , como unidades de medición fasorial, para detectar rápidamente desequilibrios en la red causados ​​por fuentes de energía renovables fluctuantes y potencialmente responder instantáneamente con esquemas de protección automática programados para desviar, reducir la carga o reducir la generación en respuesta a perturbaciones de la red.

Política gubernamental

China apoya la idea de una superrejilla intercontinental global. Para una súper red en los EE. UU., Un estudio estimó una reducción del 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero en combinación con la instalación de energía renovable , actualmente en etapa de planificación.

Escala significativa

Un estudio para una súper red europea estima que se necesitarían hasta 750 GW de capacidad de transmisión adicional, capacidad que se acomodaría en incrementos de 5 GW con líneas HVDC. Una propuesta reciente de Transcanada valoró una línea HVDC de 3 GW y 1.600 km en 3.000 millones de dólares estadounidenses; Requeriría un pasillo de 60 metros de ancho. En India, una propuesta reciente de 6 GW y 1.850 km tenía un precio de $ 790 millones y requeriría un derecho de paso de 69 metros de ancho. Con 750 GW de nueva capacidad de transmisión HVDC requerida para una súper red europea, la tierra y el dinero necesarios para nuevas líneas de transmisión serían considerables.

Independencia energética

En Europa, las implicaciones de seguridad energética de una súper red se han discutido como una forma en parte de prevenir la hegemonía energética rusa . En Estados Unidos, defensores como T. Boone Pickens han promovido la idea de una red de transmisión nacional para promover la independencia energética de Estados Unidos . Al Gore aboga por la Unified Smart Grid, que tiene capacidades integrales de superredes. Gore y otros defensores como James E. Hansen creen que las superredes son esenciales para el eventual reemplazo completo del uso de combustibles fósiles que producen gases de efecto invernadero y que alimentan el calentamiento global .

Permisos para pasillos

Se necesitarían grandes extensiones de terreno para los corredores de transmisión de electricidad utilizados por las nuevas líneas de transmisión de una súper red. Puede haber una oposición significativa a la ubicación de las líneas eléctricas debido a preocupaciones sobre el impacto visual, ansiedad por problemas de salud percibidos y preocupaciones ambientales. Estados Unidos tiene un proceso de designación de Corredores de Transmisión Eléctrica de Interés Nacional , y es probable que este proceso se utilice para especificar las rutas de una súper red en ese país. En la UE, los permisos para nuevas líneas aéreas pueden alcanzar fácilmente los 10 años. En algunos casos, esto ha hecho que el cable subterráneo sea más conveniente. Dado que el terreno requerido puede ser una quinta parte de lo que se requiere para uso aéreo y el proceso de permisos puede ser significativamente más rápido, el cable subterráneo puede ser más atractivo a pesar de sus debilidades de ser más caro, de menor capacidad, de menor duración y sufre tiempos de inactividad significativamente más largos.

Intereses de negocios

Emplazamiento

Así como las superautopistas cambian las valoraciones de la tierra debido a la proximidad a la capacidad de transportar productos valiosos, las empresas están fuertemente motivadas para influir en la ubicación de una superrejilla en su beneficio. El costo de la energía alternativa es el precio de suministro de la electricidad, y si la producción de electricidad de la energía eólica de Dakota del Norte o de la energía solar de Arizona va a ser competitiva, la distancia de la conexión desde el parque eólico a la red de transmisión interestatal no debe ser grande. Esto se debe a que la línea de alimentación desde el generador hasta las líneas de transmisión generalmente la paga el propietario de la generación. Algunas localidades ayudarán a pagar el costo de estas líneas, a costa de la regulación local, como la de una comisión de servicios públicos . El proyecto de T. Boone Pickens ha optado por pagar las líneas de alimentación de forma privada. Algunas localidades, como Texas, otorgan a estos proyectos el poder de dominio eminente que permite a las empresas apoderarse de la tierra en el camino de la construcción planificada.

Preferencias tecnológicas

Los productores de energía están interesados ​​en saber si la súper red emplea tecnología HVDC o usa CA, porque el costo de conexión a una línea HVDC es generalmente mayor que si se usa CA. El plan Pickens favorece la transmisión de 765 kV AC, que se considera menos eficiente para la transmisión de larga distancia.

Competencia

En la década de 1960, las compañías eléctricas privadas de California se opusieron al proyecto Pacific Intertie con una serie de objeciones técnicas que fueron anuladas. Cuando se completó el proyecto, los consumidores de Los Ángeles ahorraron aproximadamente US $ 600.000 por día mediante el uso de energía eléctrica de proyectos en el río Columbia en lugar de las compañías eléctricas locales que queman combustibles fósiles más costosos.

Propuestas

Ver también

Referencias

enlaces externos