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La generación distribuida , también energía distribuida , generación in situ ( OSG ), [1] o energía distrital / descentralizada , es la generación y el almacenamiento eléctricos realizados por una variedad de dispositivos pequeños, conectados a la red o conectados al sistema de distribución, denominados energía distribuida. recursos ( DER ). [2]

Las centrales eléctricas convencionales , como las de carbón , gas y nucleares , así como las presas hidroeléctricas y las centrales solares a gran escala , están centralizadas y, a menudo, requieren que la energía eléctrica se transmita a largas distancias. Por el contrario, los sistemas DER son tecnologías descentralizadas, modulares y más flexibles que se ubican cerca de la carga a la que sirven, aunque tienen capacidades de solo 10 megavatios (MW) o menos. Estos sistemas pueden comprender múltiples componentes de generación y almacenamiento; en este caso, se denominan sistemas de energía híbridos .

DER sistemas suelen utilizar energías renovables fuentes, incluyendo las pequeñas centrales hidroeléctricas , biomasa , biogás , energía solar , energía eólica y energía geotérmica , y juegan un papel cada vez más importante para la distribución de energía eléctrica del sistema. Un dispositivo conectado a la red para el almacenamiento de electricidad también puede clasificarse como un sistema DER y, a menudo, se denomina sistema de almacenamiento de energía distribuida ( DESS ). Mediante una interfaz, los sistemas DER se pueden gestionar y coordinar dentro de una red inteligente.. La generación y el almacenamiento distribuidos permiten la recolección de energía de muchas fuentes y pueden reducir los impactos ambientales y mejorar la seguridad del suministro.

Uno de los principales problemas con la integración de DER, como la energía solar, la energía eólica, etc., es la naturaleza incierta de tales recursos eléctricos. Esta incertidumbre puede causar algunos problemas en el sistema de distribución: (i) hace que las relaciones entre la oferta y la demanda sean extremadamente complejas y requiere herramientas de optimización complicadas para equilibrar la red, y (ii) ejerce una mayor presión sobre la red de transmisión, [3 ] y (iii) puede causar un flujo inverso de energía desde el sistema de distribución al sistema de transmisión. [4]

Las microrredes son redes modernas, localizadas y de pequeña escala, [5] [6] a diferencia de la red eléctrica tradicional y centralizada (macrorred). Las microrredes pueden desconectarse de la red centralizada y operar de forma autónoma, fortalecer la resistencia de la red y ayudar a mitigar las perturbaciones de la red. Por lo general, son redes de CA de bajo voltaje, a menudo usan generadores diesel y son instaladas por la comunidad a la que sirven. Las microrredes emplean cada vez más una mezcla de diferentes recursos energéticos distribuidos, como los sistemas de energía solar híbrida , que reducen significativamente la cantidad de carbono emitido.

Resumen [ editar ]

Históricamente, las plantas centrales han sido una parte integral de la red eléctrica, en la que las grandes instalaciones generadoras están ubicadas específicamente cerca de los recursos o lejos de los centros de carga poblados . Estos, a su vez, abastecen la red tradicional de transmisión y distribución (T&D) que distribuye energía a granel a los centros de carga y desde allí a los consumidores. Estos se desarrollaron cuando los costos de transporte de combustible e integración de tecnologías de generación en áreas pobladas excedieron con creces el costo de desarrollo de instalaciones y tarifas de T&D. Las plantas centrales generalmente están diseñadas para aprovechar las economías de escala disponibles de una manera específica del sitio y se construyen como proyectos personalizados "únicos".

Estas economías de escala comenzaron a fallar a fines de la década de 1960 y, a comienzos del siglo XXI, las plantas centrales posiblemente ya no podrían entregar electricidad competitiva y confiable a clientes más remotos a través de la red, porque las plantas habían llegado a costar menos que la red y se había vuelto tan confiable que casi todas las fallas de energía se originaban en la red. [ cita requerida ] Por lo tanto, la red se había convertido en el principal impulsor de los costos de energía de los clientes remotos y los problemas de calidad de la energía, que se agudizaron a medida que los equipos digitales requerían electricidad extremadamente confiable. [7] [8] Las ganancias de eficiencia ya no provienen del aumento de la capacidad de generación, sino de unidades más pequeñas ubicadas más cerca de los sitios de demanda. [9][10]

Por ejemplo, las centrales eléctricas de carbón se construyen lejos de las ciudades para evitar que la fuerte contaminación del aire afecte a la población. Además, estas plantas a menudo se construyen cerca de minas de carbón para minimizar el costo de transporte de carbón. Las plantas hidroeléctricas están limitadas por su naturaleza a operar en sitios con suficiente flujo de agua.

La baja contaminación es una ventaja crucial de las plantas de ciclo combinado que queman gas natural . La baja contaminación permite que las plantas estén lo suficientemente cerca de una ciudad para proporcionar calefacción y refrigeración de distrito .

Los recursos energéticos distribuidos se producen en masa, son pequeños y menos específicos del sitio. Su desarrollo surgió de:

  1. preocupaciones sobre los costos externalizados percibidos de la generación de centrales centrales, particularmente preocupaciones ambientales;
  2. la edad, el deterioro y las limitaciones de capacidad cada vez mayores de T&D para la energía a granel;
  3. la creciente economía relativa de la producción en masa de electrodomésticos más pequeños frente a la fabricación pesada de unidades más grandes y la construcción en el lugar;
  4. Junto con precios relativos más altos de la energía, mayor complejidad general y costos totales de supervisión regulatoria, administración de tarifas y medición y facturación.

Los mercados de capitales se han dado cuenta de que los recursos del tamaño adecuado, para clientes individuales, subestaciones de distribución o microrredes, pueden ofrecer ventajas económicas importantes pero poco conocidas sobre las plantas centrales. Las unidades más pequeñas ofrecían mayores economías de la producción en masa de las que las grandes podían obtener mediante el tamaño de la unidad. Este mayor valor, debido a las mejoras en el riesgo financiero, la flexibilidad de la ingeniería, la seguridad y la calidad ambiental, de estos recursos a menudo puede compensar con creces sus aparentes desventajas de costos. [11] DG, frente a plantas centrales, debe justificarse sobre la base del ciclo de vida. [12] Lamentablemente, muchos de los beneficios directos, y prácticamente todos los indirectos, de la GD no se recogen en la contabilidad tradicional del flujo de caja de las empresas de servicios públicos .[7]

Si bien el costo nivelado de la generación distribuida (GD) suele ser más costoso que las fuentes convencionales centralizadas en kilovatios-hora, esto no considera los aspectos negativos de los combustibles convencionales. La prima adicional para la GD está disminuyendo rápidamente a medida que aumenta la demanda y avanza la tecnología, [ cita requerida ] [13] [14] y una demanda suficiente y confiable puede traer economías de escala, innovación, competencia y una financiación más flexible, que podría hacer que la GD sea limpia la energía forma parte de un futuro más diversificado. [ cita requerida ]

La generación distribuida reduce la cantidad de energía perdida en la transmisión de electricidad porque la electricidad se genera muy cerca de donde se usa, quizás incluso en el mismo edificio. Esto también reduce el tamaño y la cantidad de líneas eléctricas que deben construirse.

Los sistemas DER típicos en un esquema de tarifa de alimentación (FIT) tienen bajo mantenimiento, poca contaminación y alta eficiencia. En el pasado, estos rasgos requerían ingenieros operativos dedicados y grandes plantas complejas para reducir la contaminación. Sin embargo, los sistemas integrados modernos pueden proporcionar estas características con operación automatizada y energía renovable , como la solar , eólica y geotérmica . Esto reduce el tamaño de la planta de energía que puede generar ganancias.

Paridad de cuadrícula [ editar ]

La paridad de la red se produce cuando una fuente de energía alternativa puede generar electricidad a un costo nivelado ( LCOE ) que es menor o igual al precio minorista del consumidor final. Se considera que alcanzar la paridad de la red es el punto en el que una fuente de energía se convierte en un competidor para un desarrollo generalizado sin subsidios o apoyo gubernamental. Desde la década de 2010, la paridad de red para la energía solar y eólica se ha convertido en una realidad en un número creciente de mercados, incluidos Australia, varios países europeos y algunos estados de EE . UU. [15]

Tecnologías [ editar ]

Los sistemas de recursos energéticos distribuidos ( DER ) son tecnologías de almacenamiento o generación de energía a pequeña escala (normalmente en el rango de 1 kW a 10,000 kW) [16] que se utilizan para proporcionar una alternativa o una mejora del sistema de energía eléctrica tradicional. Los sistemas DER típicamente se caracterizan por altos costos de capital inicial por kilovatio. [17] Los sistemas DER también sirven como dispositivo de almacenamiento y, a menudo, se denominan sistemas de almacenamiento de energía distribuida (DESS). [18]

Los sistemas DER pueden incluir los siguientes dispositivos / tecnologías:

  • Energía térmica combinada (CHP), [19] también conocida como cogeneración o trigeneración
  • Celdas de combustible
  • Sistemas de energía híbridos ( sistemas híbridos solares e híbridos eólicos )
  • Micro calor y energía combinados (MicroCHP)
  • Microturbinas
  • Sistemas fotovoltaicos (normalmente fotovoltaica solar en la azotea )
  • Motores alternativos
  • Pequeños sistemas de energía eólica
  • Motores Stirling
  • o una combinación de los anteriores. Por ejemplo, los sistemas híbridos fotovoltaicos , de cogeneración y de batería pueden proporcionar energía eléctrica completa para residencias unifamiliares sin gastos extremos de almacenamiento. [20]

Cogeneración [ editar ]

Las fuentes de cogeneración distribuida utilizan turbinas de vapor, pilas de combustible de gas natural , microturbinas o motores alternativos [21] para hacer girar los generadores. El escape caliente se usa luego para calentar el espacio o el agua, o para impulsar un enfriador absorbente [22] [23] para enfriar, como aire acondicionado . Además de los esquemas basados ​​en gas natural, los proyectos de energía distribuida también pueden incluir otros combustibles renovables o bajos en carbono, incluidos biocombustibles, biogás , gas de vertedero , gas de alcantarillado , metano de lecho de carbón , gas de síntesis ygas de petróleo asociado . [24]

Los consultores de Delta-ee declararon en 2013 que con el 64% de las ventas mundiales, la microcélula de combustible combinada de calor y energía superó los sistemas convencionales en ventas en 2012. [25] Se vendieron 20.000 unidades en Japón en 2012 en general dentro del proyecto Ene Farm. Con una vida útil de alrededor de 60.000 horas para las unidades de pila de combustible PEM , que se apagan por la noche, esto equivale a una vida útil estimada de entre diez y quince años. [26] Por un precio de $ 22,600 antes de la instalación. [27] Para 2013 está en vigor una subvención estatal para 50.000 unidades. [26]

Además, las celdas de combustible de carbonato fundido y las celdas de combustible de óxido sólido que utilizan gas natural, como las de FuelCell Energy y el servidor de energía Bloom , o los procesos de conversión de residuos en energía como el Gate 5 Energy System se utilizan como un recurso energético distribuido. .

Energía solar [ editar ]

Más información: Sistema fotovoltaico

La energía fotovoltaica , con mucho la tecnología solar más importante para la generación distribuida de energía solar , utiliza células solares ensambladas en paneles solares para convertir la luz solar en electricidad. Es una tecnología de rápido crecimiento que duplica su capacidad instalada mundial cada dos años. Los sistemas fotovoltaicos varían desde instalaciones distribuidas, residenciales y comerciales en azoteas o instalaciones integradas en edificios , hasta grandes centrales fotovoltaicas centralizadas a escala de servicios públicos .

La tecnología fotovoltaica predominante es el silicio cristalino , mientras que la tecnología de células solares de película delgada representa aproximadamente el 10 por ciento del despliegue fotovoltaico mundial. [28] : 18,19 En los últimos años, la tecnología fotovoltaica ha mejorado su eficiencia de conversión de luz solar a electricidad , ha reducido el costo de instalación por vatio , así como su tiempo de recuperación de energía (EPBT) y el costo nivelado de electricidad (LCOE), y ha alcanzado paridad de red en al menos 19 mercados diferentes en 2014. [29]

Como la mayoría de las fuentes de energía renovable y a diferencia del carbón y la nuclear, la energía solar fotovoltaica es variable y no se puede despachar , pero no tiene costos de combustible, contaminación operativa y problemas de seguridad operativa y de seguridad minera muy reducidos. Produce energía máxima alrededor del mediodía local todos los días y su factor de capacidad es de alrededor del 20 por ciento. [30]

Energía eólica [ editar ]

Artículo principal: energía eólica

Las turbinas eólicas pueden ser recursos energéticos distribuidos o pueden construirse a escala de servicios públicos. Estos tienen bajo mantenimiento y poca contaminación, pero el viento distribuido a diferencia del viento a escala de servicios públicos tiene costos mucho más altos que otras fuentes de energía. [31] Como ocurre con la energía solar, la energía eólica es variable y no se puede distribuir. Las torres eólicas y los generadores tienen responsabilidades asegurables sustanciales causadas por vientos fuertes, pero una buena seguridad operativa. La generación distribuida a partir de sistemas de energía híbridos eólicos combina la energía eólica con otros sistemas DER. Un ejemplo de ello es la integración de turbinas eólicas en sistemas de energía híbridos solares , ya que el viento tiende a complementar la energía solar porque las horas pico de funcionamiento de cada sistema ocurren en diferentes momentos del día y del año.

Energía hidroeléctrica [ editar ]

Artículos principales: Pequeñas hidroeléctricas y olas.

La hidroelectricidad es la forma de energía renovable más utilizada y su potencial ya se ha explorado en gran medida o se ve comprometido debido a problemas como los impactos ambientales en la pesca y el aumento de la demanda de acceso recreativo. Sin embargo, el uso de la tecnología moderna del siglo XXI, como la energía de las olas , puede hacer que estén disponibles grandes cantidades de nueva capacidad hidroeléctrica, con un impacto ambiental menor.

Modulares y escalables Las turbinas de energía cinética de próxima generación se pueden implementar en arreglos para satisfacer las necesidades a escala residencial, comercial, industrial, municipal o incluso regional. Los generadores microhidrocinéticos no requieren presas ni embalses, ya que utilizan la energía cinética del movimiento del agua, ya sea por ondas o por flujo. No se necesita ninguna construcción en la costa o el lecho marino, lo que minimiza los impactos ambientales en los hábitats y simplifica el proceso de obtención de permisos. Dicha generación de energía también tiene un impacto ambiental mínimo y las aplicaciones microhidroeléctricas no tradicionales se pueden unir a la construcción existente, como muelles, muelles, estribos de puentes o estructuras similares. [32]

Conversión de residuos en energía [ editar ]

Artículos principales: Planta de conversión de residuos en energía y de conversión de residuos en energía

Los desechos sólidos urbanos (RSU) y los desechos naturales, como los lodos de depuradora, los desechos de alimentos y el estiércol animal, se descompondrán y descargarán gas que contiene metano que se puede recolectar y usar como combustible en turbinas de gas o micro turbinas para producir electricidad como un recurso energético distribuido. . Además, una empresa con sede en California, Gate 5 Energy Partners, Inc. ha desarrollado un proceso que transforma materiales de desecho natural, como lodos de aguas residuales, en biocombustible que se puede quemar para alimentar una turbina de vapor que produce energía. Esta energía se puede utilizar en lugar de la energía de la red en la fuente de desechos (como una planta de tratamiento, una granja o una lechería).

Almacenamiento de energía [ editar ]

Artículo principal: almacenamiento de energía de la red

Un recurso de energía distribuida no se limita a la generación de electricidad, sino que también puede incluir un dispositivo para almacenar energía distribuida (DE). [18] Las aplicaciones de los sistemas de almacenamiento de energía distribuida (DESS) incluyen varios tipos de baterías, bombas hidráulicas , aire comprimido y almacenamiento de energía térmica . [33] : 42 El acceso al almacenamiento de energía para aplicaciones comerciales es fácilmente accesible a través de programas como el almacenamiento de energía como servicio (ESaaS).

Almacenamiento fotovoltaico [ editar ]

Las tecnologías comunes de baterías recargables utilizadas en los sistemas fotovoltaicos actuales incluyen la batería de plomo-ácido regulada por válvula ( batería de plomo-ácido ), las baterías de níquel-cadmio y de iones de litio . En comparación con los otros tipos, las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil más corta y una menor densidad de energía. Sin embargo, debido a su alta confiabilidad, baja autodescarga(4-6% por año), así como bajos costos de inversión y mantenimiento, actualmente son la tecnología predominante utilizada en sistemas fotovoltaicos residenciales a pequeña escala, ya que las baterías de iones de litio aún se están desarrollando y son aproximadamente 3,5 veces más caras que las de plomo -baterías ácidas. Además, como los dispositivos de almacenamiento para sistemas fotovoltaicos son estacionarios, la menor densidad de energía y potencia y, por lo tanto, el mayor peso de las baterías de plomo-ácido no son tan críticos como para los vehículos eléctricos . [34] : 4,9
Sin embargo, las baterías de iones de litio, como Tesla Powerwall , tienen el potencial de reemplazar las baterías de plomo-ácido en un futuro cercano, ya que se están desarrollando intensamente y se esperan precios más bajos debido a las economías de escala que proporcionan las grandes instalaciones de producción como la Gigafábrica 1 . Además, las baterías de iones de litio de los automóviles eléctricos enchufables pueden servir como dispositivos de almacenamiento en el futuro, ya que la mayoría de los vehículos están estacionados un promedio del 95 por ciento del tiempo, sus baterías podrían usarse para permitir que la electricidad fluya desde el automóvil a la fuente de alimentación. líneas y espalda. Otras baterías recargables que se consideran para sistemas fotovoltaicos distribuidos incluyen, sodio-azufre y vanadio redoxbaterías, dos tipos prominentes de una sal fundida y una batería de flujo , respectivamente. [34] : 4

Vehículo a parrilla [ editar ]

Las generaciones futuras de vehículos eléctricos pueden tener la capacidad de entregar energía de la batería en un vehículo a la red a la red cuando sea necesario. [35] Una red de vehículos eléctricos tiene el potencial de servir como DESS. [33] : 44

Volantes [ editar ]

Un almacenamiento de energía de volante avanzado (FES) almacena la electricidad generada a partir de recursos distribuidos en forma de energía cinética angular al acelerar un rotor ( volante ) a una velocidad muy alta de aproximadamente 20.000 a más de 50.000 rpm en un recinto de vacío. Los volantes pueden responder rápidamente, ya que almacenan y devuelven electricidad a la red en cuestión de segundos. [36] [37]

Integración con la red [ editar ]

Por razones de confiabilidad, los recursos de generación distribuida estarían interconectados a la misma red de transmisión que las estaciones centrales. Se producen varios problemas técnicos y económicos en la integración de estos recursos en una red. Los problemas técnicos surgen en las áreas de calidad de la energía , estabilidad de voltaje, armónicos, confiabilidad, protección y control. [38] [39] Se debe examinar el comportamiento de los dispositivos de protección en la red para todas las combinaciones de generación de estación central y distribuida. [40] Un despliegue a gran escala de generación distribuida puede afectar las funciones de toda la red, como el control de frecuencia y la asignación de reservas. [41] Como resultado, funciones de red inteligente , plantas de energía virtuales [42] [43] [44] y el almacenamiento de energía de la red , como la energía para las estaciones de servicio, se agregan a la red. Se producen conflictos entre las empresas de servicios públicos y las organizaciones de gestión de recursos. [45]

Cada recurso de generación distribuida tiene sus propios problemas de integración. Tanto la energía solar fotovoltaica como la eólica tienen una generación intermitente e impredecible, por lo que crean muchos problemas de estabilidad para el voltaje y la frecuencia. Estos problemas de voltaje afectan a los equipos mecánicos de la red, como los cambiadores de tomas de carga, que responden con demasiada frecuencia y se desgastan mucho más rápido de lo previsto por los servicios públicos. [46] Además, sin ningún tipo de almacenamiento de energía durante las épocas de alta generación solar, las empresas deben aumentar rápidamente la generación alrededor de la hora de la puesta del sol para compensar la pérdida de generación solar. Esta alta tasa de rampa produce lo que la industria denomina la curva de pato ( ejemplo ) que es una de las principales preocupaciones para los operadores de la red en el futuro. [47]El almacenamiento puede solucionar estos problemas si se puede implementar. Se ha demostrado que los volantes proporcionan una excelente regulación de frecuencia. [48] Además, los volantes son altamente ciclables en comparación con las baterías, lo que significa que mantienen la misma energía y potencia después de una cantidad significativa de ciclos (del orden de 10,000 ciclos). [49] Las baterías de uso a corto plazo, a una escala de uso suficientemente grande, pueden ayudar a aplanar la curva de pato y evitar la fluctuación del uso del generador y pueden ayudar a mantener el perfil de voltaje. [50]Sin embargo, el costo es un factor limitante importante para el almacenamiento de energía, ya que cada técnica es prohibitivamente costosa de producir a escala y comparativamente no es densa en energía en comparación con los combustibles fósiles líquidos. Finalmente, otro método necesario para ayudar en la integración de la energía fotovoltaica para una generación distribuida adecuada es el uso de inversores híbridos inteligentes . Los inversores híbridos inteligentes almacenan energía cuando hay más producción de energía que consumo. Cuando el consumo es alto, estos inversores proporcionan energía aliviando el sistema de distribución. [51]

Otro enfoque no exige la integración de la red: sistemas híbridos independientes.

Mitigar los problemas de voltaje y frecuencia de la integración de DG [ editar ]

Se han realizado algunos esfuerzos para mitigar los problemas de voltaje y frecuencia debido a una mayor implementación de DG. En particular, IEEE 1547 establece el estándar para la interconexión e interoperabilidad de los recursos energéticos distribuidos. IEEE 1547 establece curvas específicas que señalan cuándo eliminar una falla en función del tiempo después de la perturbación y la magnitud de la irregularidad de voltaje o frecuencia. [52] Los problemas de voltaje también brindan a los equipos heredados la oportunidad de realizar nuevas operaciones. En particular, los inversores pueden regular la salida de voltaje de los DG. Cambiar las impedancias del inversor puede cambiar las fluctuaciones de voltaje de DG, lo que significa que los inversores tienen la capacidad de controlar la salida de voltaje de DG. [53]Para reducir el efecto de la integración de DG en los equipos mecánicos de la red, los transformadores y cambiadores de tomas de carga tienen el potencial de implementar curvas específicas de operación de toma frente a operación de voltaje que mitigan el efecto de las irregularidades de voltaje debido a la DG. Es decir, los cambiadores de tomas de carga responden a fluctuaciones de voltaje que duran más tiempo que las fluctuaciones de voltaje creadas por equipos de DG. [54]

Sistemas híbridos independientes [ editar ]

Ahora es posible combinar tecnologías como la fotovoltaica , las baterías y la cogeneración para crear sistemas de generación distribuida independientes. [55]

Trabajos recientes han demostrado que tales sistemas tienen un bajo costo de electricidad nivelado . [56]

Muchos autores ahora piensan que estas tecnologías pueden permitir una deserción de la red a gran escala porque los consumidores pueden producir electricidad utilizando sistemas fuera de la red compuestos principalmente de tecnología solar fotovoltaica . [57] [58] [59] Por ejemplo, el Rocky Mountain Institute ha propuesto que puede haber una deserción de la red a gran escala . [60] Esto está respaldado por estudios en el Medio Oeste. [61]

Factores de costo [ editar ]

Los cogeneradores también son más caros por vatio que los generadores centrales. [ cita requerida ] Encuentran favor porque la mayoría de los edificios ya queman combustibles, y la cogeneración puede extraer más valor del combustible. La producción local no tiene pérdidas de transmisión de electricidad en líneas eléctricas de larga distancia ni pérdidas de energía por efecto Joule en transformadores donde, en general, se pierde entre el 8 y el 15% de la energía [62] (véase también el coste de la electricidad por fuente ).

Algunas instalaciones más grandes utilizan generación de ciclo combinado. Por lo general, consiste en una turbina de gas cuyo escape hierve agua para una turbina de vapor en un ciclo Rankine . El condensador del ciclo de vapor proporciona el calor para la calefacción de espacios o un enfriador absorbente . Las plantas de ciclo combinado con cogeneración tienen las eficiencias térmicas más altas conocidas, a menudo superando el 85%.

En países con distribución de gas a alta presión, se pueden utilizar pequeñas turbinas para llevar la presión del gas a niveles domésticos mientras se extrae energía útil. Si el Reino Unido implementara esto en todo el país, estarían disponibles 2-4 GWe adicionales. (Tenga en cuenta que la energía ya se está generando en otro lugar para proporcionar la alta presión inicial del gas; este método simplemente distribuye la energía a través de una ruta diferente).

Microrred [ editar ]

Una microrred es una agrupación localizada de generación de electricidad, almacenamiento de energía y cargas que normalmente opera conectada a una red centralizada tradicional ( macrorred ). Este único punto de acoplamiento común con la macrorred se puede desconectar. Entonces, la microrred puede funcionar de forma autónoma. [63] La generación y las cargas en una microrred suelen estar interconectadas a bajo voltaje y pueden operar en CC, CA o la combinación de ambas. Desde el punto de vista del operador de la red, una microrred conectada se puede controlar como si fuera una entidad.

Los recursos de generación de microrredes pueden incluir baterías estacionarias, celdas de combustible, energía solar, eólica u otras fuentes de energía. Las múltiples fuentes de generación dispersas y la capacidad de aislar la microrred de una red más grande proporcionarían energía eléctrica altamente confiable. El calor producido a partir de fuentes de generación, como las microturbinas, podría usarse para calentar procesos locales o calentar espacios, lo que permite un intercambio flexible entre las necesidades de calor y energía eléctrica.

Se propusieron microrredes a raíz del apagón de julio de 2012 en la India : [64]

  • Pequeñas microrredes que cubren un radio de 30 a 50 km [64]
  • Pequeñas centrales eléctricas de 5 a 10 MW para dar servicio a las microrredes
  • Genere energía localmente para reducir la dependencia de las líneas de transmisión de larga distancia y reducir las pérdidas de transmisión.

GTM Research prevé que la capacidad de las microrredes en los Estados Unidos superará los 1,8 gigavatios en 2018. [65]

Las microrredes se han implementado en varias comunidades de todo el mundo. Por ejemplo, Tesla ha implementado una microrred solar en la isla de Ta'u, en Samoa, que alimenta toda la isla con energía solar. [66] Este sistema de producción localizado ha ayudado a ahorrar más de 380 metros cúbicos (100,000 galones estadounidenses) de combustible diesel. También es capaz de sostener la isla durante tres días completos si el sol no brilla en absoluto durante ese período. [67] Este es un gran ejemplo de cómo se pueden implementar sistemas de micro-redes en las comunidades para fomentar el uso de recursos renovables y la producción localizada.

Para planificar e instalar Microgrids correctamente, se necesita un modelado de ingeniería. Existen múltiples herramientas de simulación y optimización para modelar los efectos económicos y eléctricos de las microredes. Una herramienta de optimización económica ampliamente utilizada es el Modelo de adopción del cliente de recursos energéticos distribuidos (DER-CAM) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Otra herramienta de modelado económico comercial de uso frecuente es Homer Energy , originalmente diseñada por el Laboratorio Nacional de Renovables . También hay algunas herramientas de diseño eléctrico y de flujo de energía que guían a los desarrolladores de Microgrid. El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico diseñó la herramienta GridLAB-D disponible para el público y el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI)diseñó OpenDSS para simular el sistema de distribución (para Microrredes). Una versión profesional integrada DER-CAM y OpenDSS está disponible a través de BankableEnergy . Una herramienta europea que se puede utilizar para la simulación de demanda de calor eléctrica, de refrigeración, de calefacción y de proceso es EnergyPLAN de la Universidad de Aalborg, Dinamarca .

Comunicación en sistemas DER [ editar ]

  • IEC 61850-7-420 es publicado por IEC TC 57: Gestión de sistemas de energía e intercambio de información asociada. Es uno de los estándares IEC 61850, algunos de los cuales son estándares básicos requeridos para implementar redes inteligentes. Utiliza servicios de comunicación asignados a MMS según el estándar IEC 61850-8-1.
  • OPC también se utiliza para la comunicación entre diferentes entidades del sistema DER.
  • Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos IEEE 2030.7 estándar de controlador de microrred. Ese concepto se basa en 4 bloques: a) Control de nivel de dispositivo (por ejemplo, control de voltaje y frecuencia), b) Control de área local (por ejemplo, comunicación de datos), c) Controlador de supervisión (software) (por ejemplo, optimización de despacho con visión de futuro de los recursos de generación y carga) y d) Capa de red (por ejemplo, comunicación con la empresa de servicios públicos).
  • Existe una amplia variedad de algoritmos de control complejos, lo que dificulta que los usuarios pequeños y residenciales de recursos de energía distribuida (DER) implementen sistemas de control y gestión de energía. Especialmente, las actualizaciones de las comunicaciones y los sistemas de información de datos pueden encarecerlo. Por lo tanto, algunos proyectos intentan simplificar el control de DER a través de productos estándar y hacerlo utilizable para la corriente principal (por ejemplo, utilizando una Raspberry Pi). [68] [69]

Requisitos legales para la generación distribuida [ editar ]

En 2010, Colorado promulgó una ley que exige que para 2020 el 3% de la energía generada en Colorado utilice generación distribuida de algún tipo. [70] [71]

El 11 de octubre de 2017, el gobernador de California, Jerry Brown, promulgó una ley, SB 338, que obliga a las empresas de servicios públicos a planificar "alternativas libres de carbono a la generación de gas" para satisfacer la demanda máxima. La ley exige que las empresas de servicios públicos evalúen cuestiones como el almacenamiento de energía, la eficiencia y los recursos energéticos distribuidos. [72]

Ver también [ editar ]

  • Edificio autónomo
  • Respuesta de la demanda
  • Recolección de energía
  • Almacenamiento de energía como servicio (ESaaS)
  • Electranet
  • Transmisión de energía eléctrica
  • Generación eléctrica
  • Mercado de la electricidad
  • Comercio minorista de electricidad
  • Gestión de la demanda energética
  • Eficiencia energética
  • Almacen de energia
  • Almacenamiento de energía del volante
  • Desarrollo energético futuro
  • Autopista de energía verde
  • Sistema eléctrico conectado a la red
  • Estación de hidrógeno
  • IEEE 1547 ( estándar para interconectar
    recursos distribuidos con sistemas de energía eléctrica)
  • Islanding
  • Microgeneracion
  • Microrred
  • Medición neta
  • Afeitado de pico
  • Costo relativo de la electricidad generada por diferentes fuentes.
  • Desarrollo de energías renovables
  • Medidor de inteligencia
  • Red eléctrica inteligente
  • Guerrilla Solar
  • Sistema de energía autónomo
  • Sistema energético comunitario sostenible
  • Trigeneración
  • Alianza mundial para la energía descentralizada

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Generación en el sitio: Obtenga más información sobre nuestras tecnologías de generación de energía renovable en el sitio" . E.ON SE . Consultado el 17 de diciembre de 2015 .
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Lectura adicional [ editar ]

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  • Gies, Erica. Making the Consumer an Active Participant in the Grid , The New York Times , 29 de noviembre de 2010. Analiza la generación distribuida y la Comisión Federal Reguladora de Energía de EE. UU .
  • Pahl, Greg (2012). Poder de la gente: cómo organizar, financiar y lanzar proyectos energéticos locales . Santa Rosa, California: Post Carbon Institute. ISBN 9781603584098.

Enlaces externos [ editar ]

  • MIGRIDS - Directorio mundial de microrredes comerciales y de marketing
  • La Asociación de Energía de Distrito del Reino Unido: aboga por la construcción de redes de energía distribuidas localmente
  • Energía descentralizada como parte de planes locales y regionales
  • IEEE P1547 Borrador de estándar para interconectar recursos distribuidos con sistemas de energía eléctrica
  • Alianza mundial para la energía descentralizada
  • El proyecto iDEaS de la Universidad de Southampton sobre energía descentralizada
  • Recuperación de energía de biocombustibles y presión de gas
  • Proyectos de microrredes y modelo de optimización DER en Berkeley Lab
  • DERlab
  • Centro de Energía y Tecnologías Innovadoras
  • Sistema de energía descentralizada (DPS) en Pakistán
  • Generación distribuida: módulo educativo, Virginia Tech
  • ¿Qué son los recursos energéticos distribuidos (DER) y cómo funcionan? , Agencia Australiana de Energías Renovables ( ARENA ).