Les necessitats d'electricitat sóin infinites

La generació distribuïda

Com es pot preveure si, la necessitat d'energia elèctrica  no s’acaba mai?

Juntament amb el creixement de la demanda d'energia elèctrica, el desenvolupament sostenible, el medi ambient, la qualitat de l'energia i la fiabilitat, s'han convertit en preocupacions. Les centrals elèctriques són cada vegada més estressats ja que els sistemes de transport i distribució existents s'enfronten a les seves limitacions de funcionament amb els constant creixement dels consums. Sota aquestes circumstàncies, la generació distribuïda conjuntament amb fonts de generació alternatives, són una tasca urgent.

La generació distribuïda d’avui implica l'ús de  generadors  que poden anar des de 2MW fins a 50 MW, situats en nombrosos punts estratègics al llarg de les ciutats i pobles de manera que, cada un proporciona l’energia a un petit nombre de consumidors, però la generació distribuïda, es refereix a l'ús de generadors més petits per exemple de de 500 kW o també microgeneració que sovint està dimensionada per servir les llars o negocis individuals.

És habitual tenir la tendència de combinar les dues categories, per referir-se a la generació d'energia en llocs de clients per servir a tota o part de la càrrega del client o com a energia de reserva o en les subestacions, per reduir la demanda de càrrega màxima i no fer ampliacions de capacitat a la subestació.

La generació distribuïda no és un concepte nou ja que el generador dièsel tradicional com a font d'energia de reserva per atendre de forma puntuals càrregues crítiques, s'ha utilitzat durant dècades.

No obstant això, per la seva baixa eficiència, alt cost i el soroll, un generador dièsel seria una aplicació per a qualsevol aplicació d'emergència i treball però, mai s'ha convertit en una veritable font de generació distribuïda de manera que, el que dona un nou significat a aquest vell concepte és la tecnologia. Les fonts d'energia renovables, com panels fotovoltaics i generadors eòlics també, les tecnologies de combustibles fòssils nets i eficients com són les microturbines de gas i l'hidrogen coma a pila de combustible, han proporcionat grans oportunitats per al desenvolupament de la generació distribuida.

Les micro-turbines de gas  amb capacitat de generació compreses en l'interval de 25 a 100 kW es poden produir en massa a baix cost amb tecnologies que permetrien aconseguir una eficiència raonable.

Les piles de combustible tenen la virtut de fer zero emissions, una alta eficiència i una gran fiabilitat de manera que, tenen el potencial de revolucionar realment la generació d'energia.

L'hidrogen podria ser els substitutiu del gas natural o combustibles líquids tals com alcohols o gasolina.

De fet, la font d'energia renovable amb més ràpid creixement, és l'energia eòlica. A nivell mundial, l'energia eòlica disponible supera la capacitat actualment instal·lada de fonts d'energia convencionals, per un factor de quatre. Els sistemes fotovoltaics es poden utilitzar en una varietat de mides i mostren millors potencials a les zones amb alta intensitat i fiabilitat de la llum solar.

A més d'aquests generadors d'energia, les tecnologies d'emmagatzematge, com ara bateries, supercondensadors i volants d’inercia, també s'han millorat significativament de fet, els darrers,  poden lliurar fins 700 kW durant 5 s mentre que, els supercondensadors de 28 cèl·lules, poden proporcionar fins a 12,5 kW durant uns segons.

Per aplicar la tecnologia de forma conjunta amb la generació i les tecnologies d'emmagatzematge en un entorn DG, implica resoldre nous problemes tècnics.
La generació distribuïda (DG)  requereix de l'electrònica de potència, de les interfícies i dels diferents mètodes de control i gestió de manera que la DG ha de poder operar sota qualsevol manera en mode illa o mode connectat a la xarxa. En la manera d'illa, s'ha de  fer de manera que sigui possible proporcionar “el producte” dins de la regulació correcte de tensió, la distorsió harmònica total (THD) sigui baixa  i finalment presenti una resposta ràpida a la xarxa donades  diverses pertorbacions de les  càrregues.

En el mode connectat a la xarxa, ha de donar equilibri entre la potència activa P i  la reactiva Q  també, ha de tenir un comportament adequat en la connexió, desconnexió i reconnexió durant les operacions a la xarxa. Si hi ha diverses unitats es connecten en paral·lel en el mateix bus, es necessari que el repartiment de règim de càrreges es realitzi en els propis generadors més propers als consums.

Un inversor de font de voltatge DC / AC (VSI) és la interfície més utilitzada el que implica, que molts aspectes de la topologia i de control donades diferents condicions d'operació. Només amb un rendiment de control satisfactori, cada unitat individual pot  permetre la instal·lació en paral·lel  entre dues o més inversors per tant, la clau esta en el control de  P i Q  sota diverses característiques de la càrrega donades unes condicions d'operació local.

En general, el funcionament d’un sistema DG pràcticament  de resoldre adequadament els possibles problemes tècnics en les tres categories següents:

- Control d'una única unitat inversora amb sortida de tensió  en mode illa,

- Control de les propietats de la xarxa i potència reactiva que flueix entre una unitat de DG i la distribuïdora en mode connectat a la xarxa,

- Control de la generació d'energia de conversió per a un alt rendiment i a baix cost operatiu.

Vídeo

Font: Elecrical Engineering