La digitalització: eina bàsica per a la millora de la xarxa elèctrica

La digitalització i automatització de les xarxes de distribució s'ha convertit en un dels pilars estratègics per a les distribuïdores d'electricitat de cara al desenvolupament del nou model energètic. Una major digitalització de la xarxa elèctrica permet optimitzar l'operació del sistema, minimitzar les pèrdues de la xarxa, solucionar situacions de sobrecàrrega, així com millorar la detecció primerenca i la localització d'incidències.

Una xarxa intel·ligent també permet la connexió i el funcionament de la generació renovable i la distribuïda associada al consum, possibilita la gestió de la demanda aplanant la corba de càrrega i maximitzant la utilització de les infraestructures elèctriques, i fa possible el desplegament del vehicle elèctric i el desenvolupament dels serveis energètics més complets i avançats.
Endesa, immersa en diferents projectes per al desenvolupament de les xarxes intel·ligents, compta amb el sistema automàtic Lars (Localització, Aïllament i Reposició de Subministrament), que detecta una incidència com un operador virtual, realitzant des del Centre de Control les maniobres necessàries per aïllar l'avaria i reposar el subministrament en menys de tres minuts. El sistema va començar en fase de proves a Catalunya al gener passat i des d'aquest estiu s'està aplicant a Aragó, Canàries, Balears i Andalusia.

Endesa també ha posat en marxa Graciosa (Generació Renovable amb Emmagatzematge i Consum Intel·ligents per a l'Operació de Xarxes de Distribució amb Sistemes d'Autoconsum), un projecte que permetrà a l'illa canària de La Graciosa ser autosuficient només amb renovables. Per a això s'està construint una micro-xarxa que permetrà integrar l'energia distribuïda generada per les plaques fotovoltaiques instal·lades en edificis públics i llars amb bateries i condensadors per garantir un subministrament fiable i constant.
El projecte incorpora una càmera -desenvolupada per la Universitat de La Laguna- que permet conèixer amb una antelació d'entre 5 i 15 minuts l'evolució dels núvols i predir la producció fotovoltaica. Aquesta informació permet posar en marxa diferents actuacions per ajustar el sistema quan es preveu un descens de la producció, com injectar energia amb una bateria o desconnectar algun element de la xarxa davant d'un descens de la generació d'energia fotovoltaica.
Una altra de les iniciatives liderades per Endesa és el projecte Monica (Monitorització i Control Avançat de la Xarxa de Distribució). Llançat el 2015, desenvoluparà a Màlaga un sistema per a la monitorització i el diagnòstic en temps real de les xarxes de distribució de mitjana i baixa tensió, cosa que fins ara, -segons la companyia-, només s'ha fet en les xarxes de transport - alta tensió per limitacions tècniques i econòmiques.

Una plataforma anomenada Estimador d'Estat de la Xarxa, encarregada de recollir, processar i gestionar dades, rebrà a temps real les dades recollides pels sensors desplegats en 36 centres de transformació de mitja i baixa tensió i les dades obtingudes dels comptadors d'uns 15.000 clients per analitzar l'estat de la xarxa. També es comptarà amb informació de la topologia de la xarxa, de l'estat dels transformadors, interruptors i altres elements del sistema. L'objectiu és utilitzar tota la informació per fer un diagnòstic de les diferents incidències a la xarxa per anticipar problemes o resoldre'ls de forma més ràpida i eficient.

Integració de les renovables
L'increment d'instal·lacions renovables connectades a les xarxes de distribució d'electricitat fa cada vegada més complexa l'operació d'aquestes infraestructures, portant a situacions que, per les empreses distribuïdores, és complicat absorbir tota l'energia generada, veient-se obligades a sol·licitar restriccions que limiten parcialment la seva producció i fins i tot, de vegades, la parada total d'aquests grups. Aquesta situació provoca ineficiències en el sistema elèctric com ara desaprofitar energia d'origen renovable, produint-se en el seu lloc electricitat amb centrals de generació convencional, ubicades en zones de xarxa menys congestionades.
Per resoldre aquest problema, Viesgo ha posat en marxa Dynelec, un projecte llançat en 2013 al costat de la Universitat de Cantàbria, per operar la xarxa elèctrica de distribució mallada de forma dinàmica.

El projecte, que combina la innovació i l'Internet de les Coses (IoT), permet monitoritzar en temps real les condicions climatològiques en què operen les línies elèctriques -amb sensors i dispositius de comunicació remota- per poder adaptar la capacitat real de les línies a les condicions ambientals de cada moment i lloc, i que puguin operar per sobre de la seva capacitat estàtica. També s'han desenvolupat algoritmes predictius per calcular l'estat futur de la xarxa, en base a les dades acumulades des del seu llançament.
Entre els beneficis d'aquest innovador sistema, Viesgo destaca una major qualitat de subministrament, major capacitat d'absorció de l'energia, més seguretat en cas d'emergències i una millora en el manteniment de les línies. Dynelec també optimitza l'operació del sistema i augmenta la capacitat d'integració de les renovables. Aquest sistema està resultant especialment útil en zones de gran producció eòlica, com Galícia o Astúries.

Al servei de la innovació
Iberdrola té sis Centres d'Operació (COD) a Espanya per gestionar una xarxa elèctrica de més de 190.000 quilòmetres quadrats que serveix més de 11 milions de punts subministrament en les deu comunitats autònomes i cinc províncies en les que opera la companyia, supervisada per tècnics especialitzats, atents a qualsevol tipus d'anomalia, incidència o problema.
Una alarma intermitent en alguna de les pantalles pot implicar que hi ha un problema tècnic o clients sense servei, cosa que activa les actuacions necessàries per a recuperar el servei com més aviat millor. El sistema de control és, doncs, el cervell que permet als tècnics d'aquests centres detectar en temps real qualsevol incidència i actuar per solucionar-la.
En condicions meteorològiques adverses l'operació es complica i els problemes per a l'operador humà es multipliquen. La seva resposta es pot alentir, principalment perquè han de garantir la seguretat de les persones, del medi ambient i de les instal·lacions, fins i tot en les pitjors condicions.

Per millorar aquesta resposta, Iberdrola ha integrat una nova aplicació en els seus centres de control: el sistema ARA (Aïllament i Reposició Automàtica), que permet en temps real, la localització, l'aïllament del tram avariat i la reposició del servei al màxim nombre de clients de forma automàtica, ràpida i segura. A més, inclou la lògica per avisar automàticament a la brigada de manteniment més propera perquè atengui l'avaria al més aviat possible. L'algorisme ARA actua com un operador virtual, sense intervenció humana, recolzant-se en la informació aportada per les instal·lacions telecontrolades i operant la xarxa elèctrica a distància quan cal.
Desenvolupat per Iberdrola i Siemens, aquest pioner sistema de control que Iberdrola planeja introduir en altres països on opera xarxes de distribució, té la seguretat de les persones com a requisit principal, amb l'objectiu de millorar el servei als clients i tenir la xarxa preparada per els reptes del futur. Durant el temps que porta operant, els resultats han estat molt satisfactoris, suposant una reducció notable en els temps de reposició de servei elèctric davant avaries i millorant la qualitat del servei ofert als clients.
Per la seva banda, Gas Natural Fenosa compta amb un sistema de distribució elèctrica a Segòvia, on s'implantaran i provaran en la xarxa elèctrica les últimes tecnologies i s'estendran a la resta de zones de distribució de la companyia. Es tracta del projecte Seda (Segòvia Distribució Avançada) que, amb una inversió de 4 milions d'euros, pretén desenvolupar diferents iniciatives per augmentar l'automatització de la gestió de la xarxa elèctrica de mitja i baixa tensió, millorar el monitoratge de les línies i centres de transformació, analitzar les dades que els nous comptadors intel·ligents recullen, i oferir més informació i nous serveis als usuaris que estiguin connectats a aquestes xarxes.

En els últims anys, la companyia ha desplegat a Segòvia la tecnologia necessària per convertir la xarxa elèctrica de la ciutat en una infraestructura intel·ligent. Gairebé el 100 per cent dels 34.340 comptadors domèstics instal·lats són intel·ligents i durant els últims anys la companyia ha actuat sobre 225 centres de transformació. En aquests centres s'han instal·lat els equips necessaris per monitoritzar la xarxa i transmetre les dades dels comptadors als sistemes d'informació de la companyia.
Dins del projecte Seda, Gas Natural compta amb l'aplicació gratuïta Tuluz, que permet als clients domèstics que compten amb comptador intel·ligent telegestionat consultar les dades del seu consum elèctric horari des de qualsevol dispositiu mòbil i que incorpora una eina que localitza en un mapa la zona en la qual s'estan efectuant treballs de manteniment o incidències que poguessin estar provocant una interrupció del servei.

Qualitat de subministrament
Un dels principals objectius per Energías de Portugal (EDP) en distribució elèctrica és aconseguir una xarxa intel·ligent que optimitzi les possibilitats que ofereixen els nous comptadors telegestionats. L'energètica que, segons afirma, lidera la qualitat de subministrament a Espanya, treballa en el desenvolupament de diferents aplicacions i millores que permetin aprofitar la informació dels nous dispositius, que estaran instal·lats a totes les llars espanyoles a finals del 2018.
Un dels projectes més destacats és l'anomenat Pèrdua de Neutre, capaç de detectar incidències a la xarxa de baixa tensió, la més propera als consumidors. "Consisteix a utilitzar els comptadors com sensors de la xarxa, de manera que puguem detectar i actuar davant variacions en la tensió abans que les percebi el consumidor", afirma Tania Vázquez, responsable del projecte d'Aplicacions de Xarxa d'EDP. La clau d'aquesta novetat resideix en portar en temps real la informació dels comptadors als sistemes SCADA de gestió de la xarxa.

L'origen d'aquesta aplicació és el projecte Fase Cortada, que ha situat EDP "com la primera companyia a Espanya a aprofitar la informació dels nous dispositius, detectant telemàticament trencaments en cables de mitja tensió". Des de la seva implementació ha suposat una reducció del TIEPI (Temps d'Interrupció Equivalent a la Potència Instal·lada) de gairebé dos minuts anuals.
Pel que fa al TIEPI, el valor obtingut per EDP al 2016 és de 24 minuts, el més baix registrat per la companyia en la seva història. Aquest resultat respon a "l'excel·lència en la gestió, l'alt grau d'especialització del personal que opera i manté la xarxa, i a les importants inversions realitzades per la companyia, que se centren en les noves aplicacions desenvolupades a partir de les Smart Grids, la contínua automatització de les instal·lacions, les reformes i noves infraestructures".
Els resultats obtinguts per la companyia -afirmen- han anat millorant progressivament i de forma continuada en l'última dècada, tot i la complicada orografia dels territoris on EDP té les seves xarxes de distribució elèctrica, com és el cas d'Astúries o Osca.


Font: El Economista

Les set innovacions més revolucionàries d'energia neta

Virtualment tots els rècords d'energia neta en el món s'han trencat l'últim any. La major inversió en energia neta (329.000.000.000 de dòlars el 2015), la major capacitat renovable nova (un terç més que el 2014), l'energia solar més barata que mai (a Xile costa la meitat que el carbó), el major període de temps que un país ha fet servir exclusivament electricitat renovable: 113 dies aquest estiu a Costa Rica.

La velocitat del canvi a una economia neta és sorprenent. Aquest any, s'han instal·lat mig milió de panells solars per dia, mentre que la Xina ha aixecat dues turbines eòliques per hora. Granges eòliques a Dinamarca, granges solars al Marroc, granges d'onades a Escòcia. On sigui que es miri, s'està duent a terme un esforç mundial sense precedents.

Mai abans la nostra espècie ha contemplat una tasca tan vasta. I quan s'escrigui la història d'aquest gran canvi ambiental, segurament es comptarà com una història de tecnòlegs, d'activistes o d'Elon Musks salvant al món de si mateix. Encara que, de fet, ningú juga un paper tan important com el govern, l'únic tipus d'institució que hem desenvolupat que pot coordinar un esforç d'aquesta magnitud i que és, bàsicament, el responsable de fer-ho.

Jigar Shah, fundador de l'empresa global d'energia neta SunEdison i, més recentment, inversor de la companyia Generate Capital, va sostenir el següent: "Quan un pensa en la difusió de la tecnologia, com l'iPhone, en realitat veiem que res ha estat reemplaçat. No era una cosa que les persones tan sols consideressin una necessitat fins que el van tenir. Era un terreny sense desenvolupar. Però l'energia neta proporciona exactament el mateix servei del que tots hem depès durant cent anys: quilowatts per hora. Llavors, com vam arribar al 100% d'energia neta? L'única resposta és la regulació dels governs".
Aquí hem revisat infinitat d'iniciatives, plans, projectes i objectius per tal de seleccionar les innovacions més revolucionàries de tot el món, tant per donar-li crèdit al que val la pena com per a servir d'exemple.

1. Xarxa elèctrica de Texas
Si Texas fos un país, seria el sisè generador més gran del món d'energia eòlica, darrere d'Espanya. Això es deu en part als vents consistents i també al fet que l'estat va construir un sistema de transmissió gegantí per transportar l'energia des del desolat nord-oest a les metròpolis del sud i de l'est. Les línies d'energia es van acordar al 2007, amb un cost aproximat de 7 mil milions de dòlars. Amb l'incentiu dels subsidis federals per a l'energia eòlica, les companyies privades han proliferat a tot l'estat, de manera que en un dia ventós d'hivern, més del 40% de l'electricitat s'origina en les turbines.

Però fins i tot la xarxa elèctrica de Texas està arribant a la seva màxima capacitat, portant el mateix problema que ha sorgit a Alemanya, un dels pioners de l'energia renovable a gran escala. A principis d'aquest any, el govern alemany va haver d'anunciar mesures per reduir la velocitat de la construcció de sistemes de recursos renovables, especialment de turbines eòliques mar endins, ja que havien superat la capacitat de fabricació de cables per transportar l'energia des de la costa del nord a les ciutats del sud. Mentrestant, la Xina ha proposat una súper xarxa elèctrica mundial de llarg abast que cobreixi tot, des del vent de l'Àrtic fins a la llum solar de l'Equador, amb un cost aproximat de 50 bilions de dòlars i la construcció acabaria en 2050.

2. Prohibició dels combustibles fòssils
Ja ningú vol carbó. Alguns països com el Regne Unit i els Països Baixos han anunciat els seus plans per tancar les seves flotes de carbó com més aviat millor, i al maig d'aquest any, el Regne Unit va usar energia sense recórrer al carbó per primera vegada des de la seva primera estació d'energia de vapor oberta en 1882. Als Estats Units també, les regulacions estan portant a la indústria del carbó a l'extinció: 94 fàbriques que feien servir carbó com a combustible van tancar el 2015 i altres 41 tancaran a finals d'aquest any. En conjunt, equivalen a totes les fàbriques que utilitzen carbó a Kentucky i Colorado.

També hi ha hagut alguns intents que tendeixen a prohibir el petroli. Noruega, Dinamarca i els Països Baixos han considerat propostes per prohibir els vehicles de combustió interna per al 2025. I poques setmanes enrere, el Consell Federal dels Estats d'Alemanya, no oblidem que és el país de BMW, Porsche, Volkswagen, Mercedes i Audi, va votar a favor de prohibir els vehicles que fan servir gasolina i dièsel abans de 2030. El vot no és vinculant, però immensament important per marcar la direcció cap a on van les coses.
Dit això, l'Agència Internacional de l'Energia va calcular que els subsidis mundials als combustibles fòssils el 2014 eren de 493 milions de dòlars. I l'FMI calcula que si a aquesta quantitat se li sumen els costos que assumeixen els governs a causa de la pol·lució que causa malalties i el canvi climàtic, els subsidis totals arribarien a 10 milions de dòlars per minut. El 2009, el G-20 es va comprometre a eliminar gradualment i no ho van fer. Aquest any, el G-7 va fer la mateixa promesa i no l'ha complert.

3. La tecnologia de demà
En les xerrades sobre el clima a París, els presidents Obama, Modi i Hollande, juntament amb Bill Gates, van anunciar que 20 països duplicarien els seus pressupostos per a la investigació d'energia neta en els següents cinc anys, fins al 2020. El grup de Mission Innovation que inclou els països més poblats del món, Xina, Índia, Estats Units, Indonèsia i el Brasil va declarar, al juny, que disposaria de més de 30 mil milions de dòlars per a la investigació de noves tecnologies que farien possible la transició de l'energia.

Cameron Hepburn, Professor d'Economia Ambiental a la Universitat d'Oxford, va dir que "la tecnologia que implementarem d'aquí a 20 anys serà la que estem desenvolupant ara".
Bill Gates va estar en l'escena perquè juntament amb, entre d'altres, el director executiu d'Amazon, Jeff Bezos i el filantrop George Soros, han format la Breakthrough Energy Coalition (Coalició per a l'Avanç Energètic) i aplegat 20.000.000.000 de dòlars per invertir en empreses d'energia neta d'alt risc que no atrauen els inversors tradicionals i fer-les comercialment viables.

4. Estacions de servei elèctriques
Al voltant de la cinquena part de les emissions de gas que produeixen l'efecte hivernacle prové dels vehicles i la solució més factible és la substitució del vehicle de combustió per l'elèctric (impulsat per una font d'energia neta).

Per tal de canviar l'any passat, Rússia va obligar a totes les estacions de servei a incloure un port de càrrega elèctrica. L'administració d'Obama està invertint 4.500.000.000 de dòlars per crear una xarxa de costa a costa per encoratjar als consumidors a fer servir electricitat.
Un sondeig dut a terme per Nissan va descobrir que el Japó ja compta amb més ports de càrrega per a cotxes elèctrics que estacions de servei tradicionals, i diversos informes prediuen que els cotxes elèctrics predominaran el 2030. També és interessant esmentar que el Regne Unit i Corea del Sud estan provant "autopistes elèctriques" que recarreguen als cotxes que hi passen.

5. Estalviar en la despesa energètica
El 2014, un millor aïllament, electrodomèstics més eficients i més estalvi de combustible van fer que la Unió Europea estalviés tanta energia com la que s'utilitza a tota Finlàndia. I Finlàndia és un país fred. L'eficiència energètica és, òbviament, molt menys divertida que una planta solar nova i brillant, o un acte esportiu Tesla, però els guanys potencials són enormes.

El Professor Martin Beniston, Director de l'Institut de Ciències Ambientals de la Universitat de Ginebra, va dir: "Quan pensem en energia, sempre pensem sobre generar-la. Però s'estima que les ciutats europees podrien veritablement estalviar 60% del seu consum d'energia modernitzant les oficines, cases i els blocs de departaments. Si gran part d'això pogués aconseguir-se, no serien necessàries més fonts d'energia per proveir les cases, oficines, etc.".

6. Xarxa elèctrica nacional
El mes passat, el Regne Unit es va convertir en el primer país que va transmetre dades a través de la xarxa elèctrica nacional amb èxit. Si això funciona, significarà que la xarxa elèctrica pot equilibrar les fluctuacions en el subministrament i la demanda que pertorben a l'energia renovable. Funciona de tal manera que la informació i l'energia s'envien pel mateix cable, igual que un cable USB, el que significa que l'electricitat podria tenir un preu diferent en els diferents punts de la xarxa. Així, si hi hagués una caiguda en el subministrament a causa de què, per exemple, un banc de núvols ha cobert els panells solars de tot el país, el preu pujaria. I el consumidor podria configurar els seus electrodomèstics de manera que, si el preu supera cert límit, canviés la bateria a mode d'estalvi d'energia. D'aquesta manera, la demanda cauria, evitant l'excés de tensió a la xarxa elèctrica.

7. Un preu sobre el diòxid de carboni: o almenys un impost
Durant l'últim parell d'anys, la Xina ha utilitzat polítiques ecològiques diferents per al carbó, i ha fet plans similars per llançar una política ecològica sobre emissions a tot el país el 2017; mentre que la Unió Europea té una política d'emissions que cobreix 11.000 fàbriques, centrals elèctriques i altres instal·lacions.
No obstant això, el desenvolupament que més té en compte el futur està a Canadà, que ha revelat plans de recaptació fiscal de deu dòlars canadencs (al voltant de 7,50 USD) per tona de carbó emès en 2018. Una quantitat que ascendiria al voltant de 37,50 USD el 2022.
L'objectiu de tot això és integrar els costos socials del carbó en l'economia, perquè influeixi en les decisions de les persones a qui no els preocupa el canvi climàtic.

Kate Gordon, Vicepresidenta de Climate al Paulson Institute, que s'especialitza en economia sostenible li va dir a Apolitical, "No crec que la majoria de les empreses puguin pensar sobre els impactes en la salut a causa del canvi climàtic en establir els seus preus, però els governs poden i han de fer-ho, perquè aquest és el tipus de problemes als que ells s'han d'enfrontar. La mesura econòmica fonamental és, d'alguna manera, internalitzar els riscos del carbó i trobar la forma de convertir això en un tema polític en tots els països, tant sigui per mitjà d'impostos o polítiques ecològiques, o d'una altra manera, perquè les persones actuïn tenint en ment els impactes a curt i llarg termini".

Font: World Economic Forum

Els cotxes elèctrics podrien ajudar a estabilitzar la xarxa elèctrica

Diverses empreses s'han unit per comprovar si els vehicles elèctrics podrien ser capaços d'ajudar a estabilitzar la xarxa quan s'hi connecten. I els resultats han estat prometedors. L'experiment s'acaba de fer a Alemanya.

La veritat és que ni tan sols un de cada mil cotxes a Alemanya és elèctric. La proporció és, en realitat, de l'0,07%, i el que cal és un ajut addicional. Al Japó, on la venda de cotxes elèctrics és quatre vegades més gran, "la gent compra els vehicles elèctrics com a generadors d'energia de reserva", diu Detlef Beister, director del departament de Desenvolupament de Nous Models de Negoci a la companyia SMA Solar Technology AG.

"No tenim aquest problema en la mateixa mesura a Alemanya", diu Beister. Tot i així, el proveïdor d'energia alemany Lichtblick està treballant amb SMA, Volkswagen i Fraunhofer IWES per posar a prova nous models de negoci per als cotxes elèctrics.

Càrrega bidireccional
El fabricant d'inversors SMA ha realitzat una estació de càrrega bidireccional. La unitat està basada en l'inversor Sunny Tripower i té una capacitat de 10,5 kW. "L'objectiu no era comprovar la quantitat d'energia que es pot connectar a la xarxa, sinó veure com reaccionen els conductors quan els seus cotxes estan connectats amb el mercat de l'energia", diu Beister.

Lichtblick va fer després una simulació dels ingressos del mercat de serveis auxiliars en què van participar quaranta famílies de Berlín amb els seus vehicles elèctrics. En la prova de camp, cada participant decidia la quantitat de capacitat de la bateria que posaria a disposició. Lichtblick va incloure les petites capacitats per crear una planta d'energia virtual per a serveis auxiliars.
El pla de negoci potencial és que cada propietari de cotxe, independentment de la seva capacitat d'emmagatzematge, rebria una prima mensual per aquest servei. Sembla fàcil, però a la pràctica resulta molt complicat, ja que els propietaris d'automòbils han de connectar-se a la xarxa quan hi participen. "El proveïdor de serveis pot oferir un volum fiable d'un grup de milers de vehicles en base a les previsions i estadístiques", explica Gero Lücking, cap de Lichtblick.

El projecte va revelar alguns patrons de conducció i de càrrega, "per la qual cosa podem oferir aquesta capacitat amb fiabilitat gràcies a la informació que els nostres clients proporcionen a través d'una aplicació", diu  Lücking. En aquest sentit, "ens assegurem que la capacitat de la bateria promesa estigui disponible juntament amb un marge de seguretat que els clients exigeixen quan volen tornar a circular", diu Lücking. "Després de tot, no volem models de negoci que restringeixin la mobilitat individual en qualsevol moment", subratlla.

Font: El Periódico de la Energía

Atacs sobre les xarxes elèctriques

Quan es consulta als membres de la green community per què dona suport a les fonts d'energia renovables com poden ser la solar i l'eòlica, majoritàriament expliquen que són respectuoses amb el medi ambient. El dany que tant el carbó com l'energia nuclear fan és ben conegut. Fins i tot l'energia hidroelèctrica, encara que és considerada renovable, pot afectar l'entorn, sobretot els rius, aigües avall de les preses hidroelèctriques d'energia.

Una altra de les raons principals per què la green community suporta fonts d'energia renovables, tot i que no poden parlar-ne tant, és la independència de la xarxa elèctrica. En invertir en energia solar o eòlica, una sola llar pot estalviar centenars o fins i tot milers de dòlars per any. Com a resultat, les grans companyies elèctriques han pres represàlies polítiques. Aquestes accions inclouen la obligatorietat de tots els habitatges residencials per què es connectin a la xarxa elèctrica, o assegurar-se que tota la tecnologia de les energies renovables és complementaria a la xarxa elèctrica.

No obstant això, és millor no estar connectat a la xarxa elèctrica de forma independent en funció de l'energia solar i eòlica? El motiu ve donat perquè un nou informe afirma que la xarxa elèctrica dels Estats Units rep ciberatacs cada quatre dies. Això vol dir que és probable que es produeixi una apagada a tot el país.

Segons Off The News Grid, els reporters de USA Today van analitzar els registres d'energia federals per trobar, si la xarxa elèctrica és atacada ja sigui per cibernètica o sabotatges físics. I el resultat va ser de gairebé 100 vegades a l'any. Per això, els funcionaris del govern i experts de la xarxa s'estan preocupant cada com més, ja que és només una qüestió de temps abans que un atac tingui èxit i provoqui conseqüències

El pitjor d'un atac és la possibilitat d'un tall d'energia en cascada que pugui afectar tots els Estats Units. El que això significa és que si una part de la xarxa d'energia no és capaç d'aïllar-se, els seus efectes es poden transferir a les parts veïnes de la xarxa i així successivament, com es detalla en el seu informe.
A causa de que la xarxa elèctrica nacional funciona com una xarxa interdependent, la fallida de qualsevol element requereix d'energia que es pot extreure d'altres àrees. Si diverses parts fallen al mateix temps, hi ha la possibilitat d'un efecte en cascada que podria deixar milions de persones en la foscor durant dies, setmanes. o més temps.
La gent es pot preguntar: amb tants atacs a la xarxa elèctrica, per que no s'incrementa la seguretat per així protegir-la?
Per desgràcia, això no sembla ser possible. Cal estudiar la part de l'informe en què assenyala que, els atacs de la xarxa elèctrica poden passar desapercebuts durant diverses hores. Això li dóna als sabotejadors, temps de sobres per eliminar les seves pistes i escapar. Un exemple d'això és quan la policia investigava un atac que va succeir l'abril de 2013 en una subestació de Califòrnia, la qual va patir durant hores, diverses desconnexions. A dia d'avui, els atacants no han estat ni trobats ni identificats.


Font: INQUISTIR

Siemens crea superconductors

Siemens, companyia líder mundial en tecnologia, ha creat superconductors d'energia per evitar curtcircuits que provoquen les fluctuacions en el subministrament. Aquestes situacions es poden produir i quan arriben cal distribuir grans quantitats d'energia renovable mitjançant les línies de mitja tensió com a conseqüència de l'augment del vent en un determinat moment.

Amb aquesta solució, es poden limitar de forma ràpida, eficaç i automàtica aquests fallades elèctriques, la qual cosa augmenta de forma considerable la seguretat de la xarxa, fins i tot en
situacions difícils. Així mateix, el sistema torna per si sol al funcionament habitual després d'un breu període de refredament.

Una altra de les principals avantatges dels superconductors, és que no alteren el funcionament normal de la xarxa, ja que no ofereixen cap resistència elèctrica a causa de la baixa temperatura amb la qual operen. Els limitadors convencionals utilitzats avui en dia, impacten de forma negativa en l'estabilitat del sistema energètic, cosa que provoca que es perdin una mitjana de 25 quilowatts d'electricitat.

Finalment, aquesta tecnologia permet connectar diferents subxarxes, la qual cosa augmenta la seguretat operacional i l'estabilitat del sistema energètic, alhora que elimina els costos addicionals de reemplaçar o actualitzar els components elèctrics quan cal reforçar la xarxa.

Augsburg, primera ciutat amb superconnectors
Siemens ja està provant aquesta tecnologia a Augsburg. La ciutat alemanya vol resoldre els problemes a la seva xarxa de mitja tensió, per a la qual està desenvolupant i instal·lant una nova xarxa que estarà a punt a finals d'aquest any i inclourà un superconductor.

Aquest projecte compta amb el suport del Ministeri bavarès d'Afers Econòmics Energia i Tecnologia. A més, forma part del programa d'Eficiència Energètica i Innovació en Tecnologies de l'Energia (BayUnvent). Amb avenços com aquest, Siemens contribueix a garantir l'estabilitat i eficiència en tot el cicle de l'energia: des que és genera, fins que és transmet, distribueix i consumeix. Així mateix, aquesta solució ajuda a augmentar la presencia de les renovables en el sistema energètic i a assegurar un servei ininterromput, sense importar la major o menor energia que arribi a la xarxa.

Sobre Siemens Espanya
Siemens és un grup tecnològic líder a nivell mundial que des de fa més de 165 anys és sinònim d'excel·lència tecnològica, innovació, qualitat, fiabilitat i internacionalització. L'empresa està present en més de 200 països, principalment en els camps de l'electrificació, l'automatització i la digitalització. Siemens és un dels majors proveïdors mundials de tecnologies eficients paper que fa al consum d'energia i de recursos. És pionera en solucions d'automatització i de programari per a la indústria i els infraestructures, a més de proveidor líder de turbines de gas i vapor per a la generació d'energia, així com de solucions pel Transport. Per a més informació consulti: www.siemens.es

La xarxa elèctrica

La xarxa elèctrica és el conjunt on es genera electricitat, es transmet i es distribueix als clients. La xarxa inclou fonts d'energia elèctrica o instal·lacions de generació, a més de les línies elèctriques, subestacions i equips per a la distribució d'electricitat a clients residencials i també industrials.

La xarxa es pot dividir en tres sistemes principals:

El sistema de transport, de color porpra en el diagrama, connecta les instal·lacions de generació del subtransport (rosa) i la distribució (taronja) aquest sistemes. Són els que proporcionen electricitat als clients.

Els sistemes de gestió de diferents nivells de tensió. De manera que, quan més nivell de tensió es tingui, de més capacitat de distribució i/o transport es disposarà a valors d'intensitat elèctrica iguals o majors.

Els sistemes de transport d'electricitat transcorren a través de llargues distàncies, per la qual cosa, el seu voltatge és alt. Una tensió de transport típica és de 220.000 volts o 220 quilovolts (abreujat com 220 kV). Aquests nivells de tensió són massa alts per al lliurament al client. D'aquesta manera, la tensió s'ha de reduir en les subestacions a nivell de tensió típic per al sistema de subtranport, que connecta el transport amb la distribució. Normalement són sistems de 132 kV, 110 kV, 66 kV 40 kV. El voltatge s'ha de reduïrr encara més, per exemple, a 25 kV, 20 kV, 12 kV o 5 kV abans de lliurar als centres de transformació per atendre als clients residencials.

La flexibilitat de les xarxes elèctriques

A mesura que el concepte de seguretat energètica creix en importància, també ho fa la necessitat de gestionar la flexibilitat de la xarxa a Europa. És per això que les inversions tecnològiques per crear una infraestructura de xarxa flexible s'han convertit en crucials per mantenir l'estabilitat de la xarxa. La finalitat és evitar fallades a causa de sobrecàrregues pels elevats consums de l'Europa de l'Est i la demanda en stand-by per fonts d'energia renovables intermitents que estan creixent a Europa Occidental.

Països clau com Alemanya, Holanda i el Regne Unit ja han definit els marcs normatius per donar suport a la seguretat energètica a través de la gestió eficient de les xarxes elèctriques. No obstant això, altres països encara han d'elaborar una estratègia sòlida per integrar les grans quantitats d'energies renovables procedents de les xarxes.

Les xarxes elèctriques flexibles poden fer front als nivells més alts de l'energia renovable. No obstant això, el volum d'energia que poden gestionar aquestes xarxes depèn de la seva interconnexió amb altres xarxes. Conscient d'això, el mercat europeu està buscant millorar la interconnexió de la xarxa, així com també invertir en la capacitat de combustible flexible.

Les interconnexions ajuden a integrar els mercats regionals i augmentar la fiabilitat de les xarxes d'energia. Això és particularment important en els mercats d'electricitat distribuïts, cada vegada més, amb el suport de múltiples fonts de generació d'energia. També eliminen el cost de la construcció de noves centrals elèctriques, assegurant que l'excés d'energia generada per fonts d'energia renovables s'està recolzant i utilitzant amb eficàcia.

No obstant això, encara queda el problema de la distribució de costos. Per tant, és essencial que els proveïdors d'energia i usuaris finals tinguin la confiança d'incentius i polítiques de regulació sobre la infraestructura de xarxa. Iniciatives com pot ser l'assignació de costos i les bones polítiques, són també importants per a la seva integració amb èxit a la xarxa.

Al final però, la distribució dels operadors del sistema s'ha d'assegurar que els escenaris d'oferta i demanda es correlacionen positivament a través de més interconnexions. La responsabilitat d'integrar les fonts d'energia renovables a les xarxes de distribució, també es recolza en ells.

En aquest context, l'optimització de la xarxa elèctrica intel·ligent sembla ser el mitjà òptim per garantir que la generació d'energia descentralitzada tingui èxit.  Això permet la gestió eficient de l'energia per les empreses i els consumidors. També una millor prestació en el consum d'energia distribuïda. Aixímateix ajuda als proveïdors d'energia. Aquests estan constantment tractant de controlar el cost anivellat de generació d'electricitat a partir d'energies renovables per aconseguir la paritat de xarxa, reduir les emissions i disminuir l'energia generada a partir de combustibles fòssils.


Font: Electric Light Power

Raons per a la interconnexió dels sistemes de distribució

Les estacions generadores i els sistemes de distribució estan connectats a través de línies de transport. El sistema de transport d'una àrea en particular es coneix com a xarxa de distribució.

Les diferents xarxes estan interconnectades a través de les interconnexions per formar una xarxa regional. Les diferents xarxes regionals també estan connectades per formar una xarxa nacional.

Un dels beneficis previstos de l'operació de les xarxes interconnectades, es la flexibilitat en intercanvis energètics. De fet, l'operació de xarxes interconnectades sempre és més econòmica i fiable.

Les estacions generadores que tenen gran capacitat estan disponibles per proporcionar la base de la càrrega intermèdia consumida. Aquestes centrals han d'estar interconnectades de manera que s'alimenten des del sistema general, però no en una càrrega en particular.

Un avantatge econòmic de la interconnexió és reduir la capacitat de generació i reserves de disponibilitat a cada àrea. De fet, si hi ha un sobtat augment de la càrrega o una pèrdua de la generació en una àrea en concret, és possible redireccionar els fluxes energètics gràcies a les interconnexions. També es possible satisfer els augments sobtats en la càrrega donada una certa quantitat de la capacitat de generació (en cada zona),  ja que es requereix la reserva. Això consisteix en generadors de corrent a velocitat normal i preparats per subministrar energia de forma instantània.

Sempre és millor mantenir les turbines de gas i generadors hidroelèctrics com a reserva, ja que les turbines de gas es poden posar en servei en uns 3 minuts o menys. També les centrals hidroelèctriques poden ser encara més ràpides.

És més econòmic tenir certes estacions generadores pensades per només fer aquesta funció. Per tant, cal que cada estació disposi de la seva pròpia reserva.

Una explotació interconnectada, també li dóna la flexibilitat que cal per satisfer les càrregues d'emergència inesperades.

Els harmònics en les xarxes elèctriques

Les càrregues no lineals, així com els controls de freqüència ajustables, són uns creadors d’harmònics a les xarxes elèctriques quan aquests estan connectats al sistema de distribució de corrent altern. Aquests corrents harmònics són un resultat del corrent no sinusoïdal que generen com a resultat de les pròpies característiques de tots els controls de freqüència ajustables que utilitzen díodes o rectificadors.

El corrent d'entrada, es compon del corrent fonamental sinusoïdal (50 o 60 Hz) i dels corrents a freqüències superiors a la freqüència fonamental. Aquests corrents harmònics no ajuden en la distribució de l’energia a la càrrega connectada, sinó que contribueixen a les pèrdues en el sistema de distribució d'energia. Alguns dels efectes negatius dels harmònics de la xarxa elèctrica, són:

1. Possibles interferències amb els equips de comunicació.
2. Possible sobreescalfament de transformadors.
3. Possible augment de l'escalfament en els motors connectats a través de la línia a causa de pèrdues en el coure i el ferro.
4. Possible ressonància amb els condensadors de compensació de reactiva.

El corrent de la xarxa presenta magnituds de corrents harmònics, els quals poden variar segons els dissenys de control. La impedància del sistema de distribució d'energia en la instal·lació, conjuntament amb el disseny d'entrada, determina la magnitud real de la línia dels corrents harmònics. A causa d'aquestes variables, és difícil suggerir directrius generals per predir la magnitud dels corrents harmònics de línia. Quan es requereixen els valors reals de corrent harmònic, cal consultat al fabricant del control d’harmònics.

Els nivells de distorsió harmònica, com s'indica en IEEE 519, estan destinats a ser aplicats en el punt d'acoblament comú (CCP) entre el sistema del distribuïdor i els múltiples usuaris. Aquests nivells de distorsió harmònica es poden mesurar o predir a través de tècniques de modelatge del sistema de distribució d'energia.

Els valors de distorsió d’harmònics de tensió i de corrent en el CCP, es poden reduir a través de diversos mètodes, que inclouen:

1. Tècniques de Disseny
El disseny del sistema d'alimentació, de manera que la disminució de la càrrega del sistema, així com un percentatge de la càrrega total de la xarxa de distribució d'energia millorarà les condicions de distorsió de voltatge harmònic.

Els equips frontera de corrent continu basats en uns cebador / inductor, són un element integrat dins d'alguns controls d’harmònics, els quals proporcionen un nivell mínim de reducció d'harmònics, canviant la velocitat de l’increment del corrent d'entrada.

2. Impedància de línia
Els reactàncies en línia de corrent altern es basen en el percentatge de la impedància de línia. Ofereix una menor amplitud pels corrents harmònics per alentir la velocitat que farà d'augment dels impulsos de corrent d'entrada.

El transformador d'aïllament, proporciona un rendiment similar al d'un reactància de línia de CA, amb el benefici addicional de la qualitat d'energia ha de ser capaç d'ajustar la magnitud de la tensió.

3. Els mètodes de multi-pols / convertidor de tipologies de disseny

La multiplicació de fase implica l'ús d'un transformador de desplaçament de fase per a l'alimentació de les entrades de control multi-pols. En canviar adequadament la relació de fase a diversos controls de 6 polsos, l'efecte net en el sistema de potència permet crear un circuit de 12 polsos amb la cancel·lació del cinquè i setè harmònics característics. No obstant això, aquest mètode és més eficaç quan les càrregues són equilibrades.

Els rectificadors de 12 impulsos són un control que utilitza una xarxa de rectificadors de 6 polsos dual amb un transformador de desplaçament de fase per a la commutació apropiada dels ponts duals. Igual que a la fase de multiplicació, l'efecte net, és la cancel·lació dels harmònics d’ordre 5è, 7è, 17è, i harmònics característics 19è.