{"id":168046,"date":"2024-09-20T18:14:43","date_gmt":"2024-09-21T00:14:43","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=168046"},"modified":"2024-09-24T12:54:09","modified_gmt":"2024-09-24T18:54:09","slug":"prosumidores-energias-renovables","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/prosumidores-energias-renovables\/","title":{"rendered":"De consumidores a prosumidores: c\u00f3mo los hogares pueden transformar la red el\u00e9ctrica"},"content":{"rendered":"\r\n
\r\n<\/div>\r\n\n\n\n

Por David Santiago Pacheco-Cherrez<\/a><\/p>\n\n\n\n

Imagina un mundo donde cada hogar no solo consume energ\u00eda, sino que tambi\u00e9n la produce y la comparte con su comunidad. Esta es la evoluci\u00f3n de uno de los sistemas m\u00e1s grandes creados por la humanidad: la red el\u00e9ctrica.<\/p>\n\n\n\n

Tradicionalmente, era un sistema \u201cpasivo\u201d. Es decir, se utilizaba como un camino unidireccional para distribuir energ\u00eda desde las centrales de generaci\u00f3n hasta los consumidores finales[1], quienes s\u00f3lo ten\u00edan la capacidad de recibirla, no pod\u00edan interactuar o comunicarse con la red de manera activa.<\/p>\n\n\n\n

En las redes el\u00e9ctricas modernas, la integraci\u00f3n de energ\u00edas renovables como la solar fotovoltaica y la e\u00f3lica \u2014adem\u00e1s de la proliferaci\u00f3n de autos el\u00e9ctricos\u2014 establecen nuevos desaf\u00edos y oportunidades de flujo de potencia bidireccional [2].<\/p>\n\n\n\n

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Sistema tradicional del suministro en la Red El\u00e9ctrica<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Prosumidores: qu\u00e9 son<\/h2>\n\n\n\n

Hoy en d\u00eda, los consumidores se han convertido en \u201cprosumidores\u201d [2]. Esto significa que consumen energ\u00eda pero tambi\u00e9n pueden producirla y venderla en la red.  <\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, consideremos una casa equipada con paneles solares en el techo. Durante el mediod\u00eda, y en condiciones de sol, estos paneles pueden generar m\u00e1s energ\u00eda de la que el hogar consume. Entonces, el excedente se inyecta en la Red El\u00e9ctrica, transformando a ese domicilio en un mini-generador.<\/p>\n\n\n\n

\r\n \r\n \"\"\r\n <\/picture>
Red moderna con sistema bidereccional incorporando energ\u00edas renovables<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Esta nueva generaci\u00f3n de \u00abredes inteligentes\u00bb o \u00abSmart Grids<\/em>\u00bb permite una comunicaci\u00f3n bidireccional entre los usuarios y la red. Esto facilita la integraci\u00f3n de fuentes renovables, la gesti\u00f3n eficiente de energ\u00eda y la respuesta a la demanda en tiempo real [3]. <\/p>\n\n\n\n

Por lo tanto, la definici\u00f3n tradicional de la red el\u00e9ctrica como \u00abpasiva\u00bb es reemplazada por una visi\u00f3n m\u00e1s din\u00e1mica y adaptable, bajo una perspectiva de red \u201cactiva\u201d [4].<\/p>\n\n\n\n

Ventajas vs. obst\u00e1culos<\/h2>\n\n\n\n

Entre las ventajas de incorporar energ\u00edas renovables en la red de distribuci\u00f3n, es decir de fuentes m\u00e1s sostenibles que ofrecen mayor diversificaci\u00f3n en la matriz energ\u00e9tica, se reduce la dependencia de combustibles f\u00f3siles y sus fluctuaciones de precios. <\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s, al aprovechar recursos naturales como la luz solar o el viento, las energ\u00edas renovables son naturalmente recursos inagotables y contribuyen a la mitigaci\u00f3n del cambio clim\u00e1tico [5].<\/p>\n\n\n\n

\u00bfPero acaso el sol brilla siempre? \u00bfO el viento sopla sin cesar? Uno de los principales obst\u00e1culos de las energ\u00edas renovables radica en su intermitencia y variabilidad estoc\u00e1stica [6], es decir, la influencia de factores aleatorios. <\/p>\n\n\n\n

La producci\u00f3n de energ\u00eda solar depende del ciclo diurno y de las condiciones clim\u00e1ticas, mientras que la energ\u00eda e\u00f3lica est\u00e1 sujeta a la fuerza\/velocidad del viento. Esto plantea desaf\u00edos en la gesti\u00f3n de la oferta y la demanda energ\u00e9tica, as\u00ed como en la necesidad de desarrollar sistemas de almacenamiento m\u00e1s eficientes y menos costosos.<\/p>\n\n\n\n

Para mantener un suministro de energ\u00eda estable, es crucial controlar el voltaje en la red dentro de los est\u00e1ndares admisibles [7]. Sin embargo, la variabilidad de la energ\u00eda solar y e\u00f3lica puede causar fluctuaciones que afecten la entrega de electricidad [6]. <\/p>\n\n\n\n

Para resolver esto, es necesario usar dispositivos como reguladores de voltaje y sistemas de bater\u00edas.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, imagina que tu hogar se alimenta de energ\u00eda solar captada por paneles en el techo. Normalmente, todo funciona bien mientras est\u00e9 soleado, pero si de repente una nube bloquea el sol, entonces un regulador de voltaje entra en acci\u00f3n para dar soporte y garantizar la correcta operaci\u00f3n de los equipos. <\/p>\n\n\n\n

De manera inversa, si hay m\u00e1s producci\u00f3n de la que tu casa necesita, un sistema de bater\u00edas puede absorber y almacenar el exceso de energ\u00eda para su uso futuro. As\u00ed, tanto en casos de escasez como de exceso, se asegura un suministro continuo y estable.<\/p>\n\n\n\n

Control del voltaje en la red<\/h2>\n\n\n\n

Inspirados por el sencillo ejemplo del hogar, se desarroll\u00f3 un sistema de control a gran escala para mantener un voltaje \u00f3ptimo en toda la red de distribuci\u00f3n el\u00e9ctrica. <\/p>\n\n\n\n

As\u00ed, se puede distinguir entre el \u201cuso no coordinado\u201d de energ\u00edas renovables con voltajes fuera del rango permitido o implementar la \u201ccoordinaci\u00f3n inteligente\u201d con un algoritmo que mantiene la estabilidad de la Red El\u00e9ctrica. <\/p>\n\n\n\n

La estrategia propuesta coordina las fuentes de energ\u00eda renovable y los reguladores de voltaje controlando la potencia. <\/p>\n\n\n\n

Para lograr esto se propuso un \u201c\u00edndice de rendimiento del voltaje\u201d (VPI), que cuantifica qu\u00e9 tan bien est\u00e1 funcionando en t\u00e9rminos del voltaje. Se compara la magnitud de la energ\u00eda en varios puntos de la red respecto a los valores ideales. El resultado es un n\u00famero que indica la desviaci\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n

Si el VPI es cercano a cero, significa que el voltaje est\u00e1 muy cerca de lo \u00f3ptimo, pero si es mayor, indica que hay una diferencia significativa y que los reguladores de voltaje necesitan ajustarse. Esto garantiza un funcionamiento estable y eficiente.<\/p>\n\n\n\n

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Diferencia en el voltaje: (a) Sin coordinaci\u00f3n, mostrando inestabilidad en el sistema, y (b) con coordinaci\u00f3n, mejorando la operaci\u00f3n del sistema.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Adem\u00e1s, la estrategia de control coordinando es r\u00e1pida por lo que se adapta a las fluctuaciones de la energ\u00eda renovable.<\/p>\n\n\n\n

La metodolog\u00eda desarrollada resalta c\u00f3mo el uso de algoritmos modernos permite la integraci\u00f3n de energ\u00edas renovables en nuestra red el\u00e9ctrica, manteniendo al mismo tiempo su estabilidad. <\/p>\n\n\n\n

Estas innovaciones fortalecen nuestras redes el\u00e9ctricas, haci\u00e9ndolas m\u00e1s eficientes y estableciendo el camino hacia una red sostenible con energ\u00edas limpias.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/h4>\n\n\n\n
    \n
  1. Delboni, L. F., Marujo, D., Balestrassi, P. P., &amp; Oliveira, D. Q. (2019). Electrical power systems: Evolution from traditional configuration to distributed generation and microgrids. Microgrids Design and Implementation<\/a>, 1-25.<\/li>\n\n\n\n
  2. Zafar, R., Mahmood, A., Razzaq, S., Ali, W., Naeem, U., &amp; Shehzad, K. (2018). Prosumer-based energy management and sharing in smart grid.<\/a> Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 1675\u20131684. <\/li>\n\n\n\n
  3. IEEE. (2013). IEEE Smart Grid Vision for Computing: 2030 and Beyond<\/a> (pp. 1-133).<\/li>\n\n\n\n
  4. Hidalgo, R., Abbey, C., &amp; Jo\u00f3s, G. (2010). A review of active distribution networks enabling technologies<\/a>. In IEEE PES General Meeting (pp. 1-9).<\/li>\n\n\n\n
  5. ONU. (2006). Energ\u00edas renovables: energ\u00edas para un futuro m\u00e1s seguro<\/a>. Naciones Unidas.<\/li>\n\n\n\n
  6. Wang, S., Dong, Z. Y., Chen, C., Fan, H., &amp; Luo, F. (2020). Expansion planning of active distribution networks with multiple distributed energy resources and EV sharing system<\/a>. IEEE Transactions on Smart Grid, 11(1), 602\u2013611.<\/li>\n\n\n\n
  7. Antoniadou-Plytaria, K. E., Kouveliotis-Lysikatos, I. N., Georgilakis, P. S., &amp; Hatziargyriou, N. D. (2017). Distributed and decentralized voltage control of smart distribution networks: Models, methods, and future research<\/a>. IEEE Transactions on Smart Grid, 8(6), 2999\u20133008.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Nota: Para m\u00e1s informaci\u00f3n sobre la metodolog\u00eda propuesta por el autor, consulta su investigaci\u00f3n en:<\/em><\/p>\n\n\n\n

    D. S. Pacheco-Cherrez, D. Guillen, J. C. Mayo-Maldonado and G. Escobar, \u00abData-Driven Optimal Voltage Performance Index Tracking in Active Distribution Networks,\u00bb<\/a> in IEEE Transactions on Smart Grid<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

    Autor<\/h4>\n\n\n\n

    David Santiago Pacheco-Cherrez.<\/strong> Ingeniero El\u00e9ctrico en la Universidad de Cuenca, Ecuador (2019) y maestro en Ciencias en Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica del Tecnol\u00f3gico de Monterrey (2021), obteniendo Menci\u00f3n Honor\u00edfica de Excelencia. Actualmente, est\u00e1 cursando su doctorado en la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias del Tecnol\u00f3gico de Monterrey<\/a>. Su investigaci\u00f3n se enfoca en la integraci\u00f3n de energ\u00edas renovables en la Red El\u00e9ctrica, as\u00ed como en la operaci\u00f3n y control de sistemas el\u00e9ctricos integrados y el desarrollo de tecnolog\u00edas para redes inteligentes.<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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