Complejidad y beneficios de un sistema eléctrico interconectado (Gustavo González Urdaneta)

 Complejidad y beneficios de un sistema eléctrico interconectado

Gustavo González Urdaneta

Miami 11 marzo 2024

 

Un Sector Eléctrico Nacional (SEN) es un sistema complejo que requiere análisis de múltiples variables, cuya complejidad versa sobre sistemas en los cuales la evolución y, por ende, la Historia, juega o ha jugado un papel importante en el comportamiento observado. Hay quienes interpretan la historia a su manera, lo cual es peor que no conocerla; hay quienes privilegian un componente, un suceso o un personaje fuera del contexto en que actúo para utilizarlo como arquetipo o como ejemplo. De ahí que el pasado sea deformado porque simplemente no existió como esas “versiones” lo pintan y algunas propuestas a futuro para el caso venezoano, se hacen, con poco conocimiento de la realidad y sin lograr que la mayoria lo entienda.

 

Pasados más de cien años del inicio de la electricidad en Venezuela, desde el punto de vista conceptual, el futuro de los negocios eléctricos en nuestro pais todavía está por definirse en los actuales momentos. Tal vez en un par de años, varias de las incertidumbres e intangibles vigentes a esta fecha estén más claras y valoradas, por lo tanto, mi intención es continuar conversando sobre algunas particularidades y razones para preservar la intreconexion e  integración que requiere un sistema electrico para compartir sus beneficios entre los participantes y  usuarios del mismo. La idea es tratar de hacer el tema accesible a la mayoria.

 

Hablar de un futuro con descentralización de la generación con parques solares y eólicos, sin eliminar previamente el racionamiento actual con lo que sea factible recuperar de la generación convencional (hidro y térmica) es OLVIDARSE que son muy pocos los que logran entender, cuales son los beneficios de un sistema interconectado, la necesaria sincronizacion de la generacion, los conceptos de capacidad firme y de reserva rodante y el rol de la transmisión en la competitividad de la generación en un sistema que requiere a JURO, en nuestro caso, la participación del sector privado.

 

Tengamos claro que, cuantas más opiniones existan con propuestas para la recuperación del sector eléctrico nacional es mejor, pero tienen que cumplir con unas reglas mínimas de conocimiento que nos ha enseñado y confirmado la experiencia de tantos años de haber contado con uno de los sistemas más robustos latinoamericanos. No es nuestra intencion teorizar sobre la complejidad multivariable de un sistema interconectado sino puntualizar algunas premisas y particularidades para cada uno de los eslabones y algunos parámetros de la cadena del negocio electrico.

 

Para que un país alcance todas la ventajas de un Sistema Interconectado Nacional (SIN), es fundamental mantener un elevado nivel de integración de su capacidad de intercambio, es decir, conseguir el valor máximo de potencia eléctrica instantánea que se puede importar o exportar entre sus subsistemas eléctricos y los países vecinos, manteniendo los criterios de seguridad de cada uno de ellos.

 

Así como las personas necesitan sincronizar sus relojes con el resto del mundo, los generadores en un sistema electrico deben sincronizarse si se retiran del servicio y se vuelven a conectar al sistema de energía durante variaciones de carga, cortes de emergencia, mantenimiento y en otras situaciones. La sincronización de un generador es el proceso de hacer coincidir parámetros como voltaje, frecuencia, ángulo de fase, secuencia de fases y forma de onda del alternador (generador) u otra fuente con un sistema de energía en funcionamiento o en buen estado. Esto se hace para cualquier generador del sistema

 

Un generador no puede suministrar energía a un sistema de energía eléctrica a menos que todos los parámetros antes mencionados coincidan exactamente con los de la red. La necesidad de sincronización surge cuando dos o más alternadores trabajan juntos para suministrar energía a la carga. Dado que las cargas eléctricas no permanecen constantes, los dos o más generadores que suministran energía deben estar interconectados y operar en paralelo para manejar cargas más grandes.

 

El uso de una serie de unidades pequeñas en lugar de un solo generador es fundamental para la paralelización y muchas plantas comerciales prefieren esta configuración por su:

Confiabilidad: Con múltiples alternadores, el funcionamiento en paralelo es mucho más confiable que los generadores de una sola unidad. En un sistema/subsistema de una sola unidad, toda la configuración, si no está interconectada, se apagará si falla el alternador. En sistemas paralelos, un alternador puede fallar y las otras unidades mantendrán el sistema activo.

Continuidad: si una unidad necesita mantenimiento, los otros gene5adores y subsistemas pueden permanecer en funcionamiento para evitar que se detenga toda la operación.

Carga: Sus requisitos de carga pueden variar a lo largo del día y ajustar su sistema paralelo para acomodar cargas más altas y bajas con más o menos sistemas activos.

Eficiencia: Los generadores funcionan con la máxima eficiencia cuando funcionan con su  capacidad de carga. Al adaptarse a los cambios de carga, su sistema puede seguir siendo eficiente en todo momento.

Capacidad: Las operaciones más grandes requieren más energía. Con más generadores interconectados, los sistemas tienen más alternadores para aumentar la capacidad.

 

Existe, entre otros, el parámetro de Reserva Rodante (RR) que es la capacidad adicional de generación que está disponible (conectada a la red) y se incrementa cuando uno o varios generadores conectados a la red salen del sistema. La disponibilidad de RR en el sistema depende de la capacidad de respuesta (en el tiempo) de cada planta a los cambios de carga. Las plantas térmicas reaccionan rápidamente, mientras que las hidráulicas son más lentas, por esta razón se hace necesario clasificar los posibles tipos de reserva con que el sistema debe contar para satisfacer las necesidades que se puedan presentar. Las unidades que proveen la RR requieren estar conectadas permanentemente a sus barras de generación, aunque operen en vacío, es decir, sin tomar carga.

 

Un requisito fundamental para la operación de un sistema eléctrico es que el sistema debe ser capaz de atender la demanda de potencia activa y reactiva, teniendo en cuenta que la demanda cambia en cada instante y requiere mantener y controlar una reserva de generación de potencia activa y reactiva permanentemente, para garantizar una atención eficiente de la demanda. Como las energías renovables nuevas (eólica y solar), no son vistas como una potencia firme, las centrales eléctricas convencionales (térmicas e hidro), deben proveer la capacidad firme para respaldarla. Si la salida de un parque renovable puede ser pronosticado, la capacidad de respaldo podrá ser minimizada. Es importante saber cuánto es el valor de capacidad del viento y el sol, ya que sin este valor estas generaciones tienen mínima contribución a la confiabilidad del sistema. Ante cualquier restricción en la red de transmision se magnifica, por un lado, la importancia de la ubicación de la RR en el sistema y por el otro, la ubicación de nuevas fuentes renovables. La repotenciación factible de generación térmica debe tomar en cuenta la existencia de infraestructura para el combustible.

 

Operar un sistema de energía interconectado moderno requiere máxima precisión con múltiples entidades que deben permanecer estrechamente coordinadas en todo momento, administrando innumerables generadores y otros componentes sincronizados entre sí. Las funciones y objetivos de un SIN son, entre otras, las siguientes:

*Garantiza la seguridad y continuidad del suministro: El sistema actúa como principal y más inmediato sustento en caso de averías u otros percances que impidan el habitual suministro del sistema nacional. Los mecanismos eléctricos son más estables cuanto más mallados e interconectados están.

*Aporta la estabilidad y garantía de la frecuencia: En el sistema interconectado venezolano la frecuencia es controlada por Guri, el sistema de generación externo a Guayana sirve de soporte para el control de tensión debido a la magnitud de los reactivos originados por un extenso sistema de extra alta tensión (765kV) y mejora la calidad del suministro.

*Aumenta la eficiencia económica: A través del SIN se establece un despacho económico diario para aprovechar las diferencias de precios de la energía entre los generadores y permite establecer sistemas de comercialización que permitan aprovechar las mejores ofertas a nivel nacional, incentivando la competitividad de los generadores y logrando una reducción del precio de la electricidad a nivel mayorista. Además,  se puede dar salida a los excedentes que se puedan producir mediante exportaciones de electricidad;

*Potencia la seguridad del del sistema y el libre comercio al permitir que los consumidores finales tengan opciones variadas en su suministro eléctrico;

*Proporciona un mejor aprovechamiento de las energías renovables: Se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero por el aprovechamiento de las sinergias entre regiones, aumentando, así, la flexibilidad del sistema eléctrico y permitiendo una mayor integración de energías renovables.

 

Dentro de un SIN, conceptualmente, es posible definir tres funciones principales para los componentes de un sistema de transmision: La función de transporte, la de interconexión  y, conexa con la anterior,  la garantía de poder aprovechar la competitividad de las fuentes de generación. Esta última es un incentivo primordial para la participación del sector privado en la generación. La función de transporte se requiere porque, en general, no es posible producir electricidad cerca de las áreas de consumo, por lo tanto es necesario construir un sistema para transportar esa energía. La función de interconexión se precisa porque el sistema no sólo conecta las fuentes de generación con las de consumo, también conecta los centros de generación unos con otros  y las grandes áreas de consumo entre sí, lo cual hace posible  movilizar, en cualquier momento, la generación más económica (competitividad) para satisfacer la demanda y, a través de la compensación de factores aleatorios, reduce los riesgos de falla por medio de la ayuda entre áreas.

 

Por la naturaleza singular de un SIN, sus economías se basan fuertemente en el gran número de diversidades que existen en él que recibe los beneficios de las economías de escala a través de:

*La diversidad de cargas permite alimentar diferentes clientes en tiempos distintos;

*La diversidad de interrupciones y averias permite que la reserva sea utilizada muchas veces manteniendo la confiabilidad y reduciendo inversiones en reserva; y

*La diversidad de incertidumbre (costos, fechas, rendimientos) reduce los riesgos si tuvieran que asumirse en forma individual.

 

El SIN venezolano y sus interconexiones con países vecinos (Brasil y Colombia) adquieren un papel clave en la integración de los mercados de energía eléctrica, hasta el punto de que en nuestro continente latinoamericano desde hace muchos años se ha estado trabajando para crear el Mercado Interior de la Electricidad en Latinoamérica (MILA), que busca agrupar al conjunto de los mercados existentes actualmente  en nuestra región. De esta forma la energía podría  fluir libremente entre todos los países miembros y se podría alcanzar la convergencia de precios. El beneficio de las diversidades en un sistema totalmente interconectado reduce los costos.

 

La experiencia en la Unión Europea (UE) recomendaba que todos los Estados miembros alcanzaran en 2020 un mínimo de un 10 % de ratio de interconexión y un 15 % en 2030. De hecho, según cálculos de la Comisión Europea, supondría una rebaja de precio de al menos dos euros por megavatio hora (MW/h), lo que permitiría a los consumidores europeos ahorrarse  cerca de 40.000 millones anuales hasta 2030, si los mercados de energía estuvieran totalmente integrados.

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