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Importancia de la estabilidad de la tensión en las redes de suministro eléctrico
¿Dónde y por qué desempeña la estabilidad de la tensión un papel tan importante hoy en día?
La estabilidad de la tensión es un componente esencial del suministro de energía, ya que garantiza que la tensión eléctrica disponible para los distintos consumidores permanezca constante dentro de unos límites definidos con precisión. Esto es de gran importancia tanto para las redes de transmisión a nivel de muy alta tensión como para las redes de distribución a nivel de media y baja tensión. Un fallo de la estabilidad de la tensión puede tener consecuencias fatales, ya que las sobretensiones provocan la destrucción de los consumidores y las subtensiones perturban su funcionamiento. Un alto nivel de fiabilidad de la estabilidad de la tensión es, por tanto, un aspecto clave de la calidad del suministro eléctrico.
Los retos de la estabilidad de la tensión hoy y en el futuro: la red de baja tensión en el punto de mira
Con la creciente introducción de energías renovables en todos los niveles de tensión como parte de la transición energética, la estabilidad de la tensión en todos los niveles de la red es cada vez más compleja. La estabilidad de la tensión en las redes de baja tensión, en particular, es uno de los mayores retos a los que se enfrentan hoy en día los proveedores de energía y los operadores de la red debido a la naturaleza fluctuante de la inyección y el consumo de los sistemas fotovoltaicos, las estaciones de electromovilidad/carga electrónica y el creciente número de bombas de calor en la red. En momentos de baja carga, las fuertes inyecciones pueden hacer subir la tensión de la red, mientras que en momentos de mayor carga, la tensión de la red puede caer peligrosamente cerca de las bandas de tolerancia definidas en la norma EN 50160. Esto requiere soluciones para mantener estable la tensión en la red de baja tensión dentro de los límites definidos.
¿Cuáles son las directrices para la estabilidad de la tensión en la red de baja tensión?
En Alemania, los operadores de red deben tomar medidas para garantizar que la tensión de la red cumpla determinados límites de tolerancia. Según la norma EN 50160, para evitar daños en los aparatos y garantizar un suministro eléctrico fiable, la tensión de red en la red de baja tensión para pequeños consumidores debe estar entre +/- 10% -es decir, entre 207 V y 253 V- el 95% del tiempo y entre 85% y 110% -es decir, entre 195,5 V y 253 V- de la tensión de red nominal de 230 V el 100% del tiempo. Todos los aparatos deben estar diseñados para funcionar correctamente dentro de este margen de tensión. Unas tolerancias más estrechas serían aún más favorables para algunos consumidores, pero aumentarían masivamente el esfuerzo necesario para la estabilidad de la tensión hasta tal punto que la relación coste/beneficio dejaría de ser ideal.
Estas directrices para la estabilidad de la tensión se refieren a las desviaciones a largo plazo de los valores efectivos de tensión con respecto a los valores nominales (230 V, o 400 V en aplicaciones industriales con gran intensidad de corriente). Los fenómenos a corto plazo, como las fluctuaciones de tensión transitorias o las desviaciones de una curva de tensión sinusoidal (armónicos), que se miden/detectan mediante analizadores de red móviles/portátiles o instalados permanentemente en la red, no están cubiertos por la estabilidad de la tensión. La regulación de la frecuencia también es una tarea independiente que no entra dentro de la estabilidad de la tensión.
Métodos para la estabilidad de la tensión en la red de baja tensión
Métodos para la estabilidad de la tensión
A menudo, el cumplimiento de las directrices mencionadas sólo es posible hoy en día mediante el uso de contramedidas y tecnologías adecuadas. La necesidad de transparencia y controlabilidad de la red de baja tensión seguirá aumentando en el futuro debido a la rápida expansión de las fuentes de energía renovables y la electromovilidad. Sólo así podrán los operadores de la red afrontar con éxito los retos de la transición energética, y la estabilidad de la tensión en particular, y garantizar un suministro de energía estable y fiable. A continuación se presentan brevemente posibles medidas para la estabilidad de la tensión.
- Refuerzo de la red/ampliación de la línea: Refuerzo de la red/ampliación de la línea: La ampliación de la línea es un enfoque clásico/conservador para resolver los problemas de estabilidad de la tensión. Se instalan conductores adicionales o cables más resistentes para aumentar la capacidad y estabilidad de la red y reducir así las caídas de tensión. Esto requiere una inversión financiera considerable, tanto en materiales como en mano de obra. La implantación lleva mucho tiempo (a menudo muchos meses, a veces años) y, una vez ampliadas las líneas, ofrecen poca flexibilidad para cambios o ajustes posteriores de la red.
- Reducir la alimentación: Reducir temporalmente la alimentación cuando la tensión es demasiado alta es rápido y fácil de aplicar, pero en el proceso se pierde valiosa energía «renovable». Además, una reducción sólo es un remedio potencial en caso de subidas de tensión y, por tanto, sólo ofrece una solución ficticia a los problemas de estabilidad de la tensión en la red de baja tensión.
- Almacenamiento en baterías/acumuladores de energía: Los sistemas de almacenamiento como los acumuladores podrían almacenar los picos de generación y liberarlos más tarde, pero son caros y provocan pérdidas de energía adicionales debido a los niveles de eficiencia. Además, los sistemas de almacenamiento de energía siguen siendo muy caros y todavía no pueden utilizarse de forma generalizada, en parte debido a las materias primas necesarias.
- Alimentación de potencia reactiva: Los sistemas de compensación de potencia reactiva (PFC), como reactores y condensadores, se utilizan para generar o absorber potencia reactiva y estabilizar así la tensión de la red. Estos sistemas pueden instalarse tanto de forma centralizada como descentralizada. Esto también se practica cada vez más con inversores para sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, la generación y alimentación de potencia reactiva puede ser técnicamente muy compleja, requiere un mantenimiento y supervisión periódicos y exige un consumo energético adicional, lo que reduce la eficiencia energética global de la distribución de electricidad. Además, los sistemas de compensación de potencia reactiva generan perturbaciones en la red, lo que a su vez repercute negativamente en la calidad de la energía.
- »Sistema de control de baja tensión LVRSys®« de A. Eberle: El »sistema de control de baja tensión LVRSys®« se ha desarrollado especialmente para resolver los problemas de estabilidad de la tensión causados por la integración de la electromovilidad, la energía fotovoltaica y un número cada vez mayor de bombas de calor en la red de baja tensión. Representa una alternativa económica, localmente flexible y de bajo mantenimiento a soluciones alternativas como la ampliación de líneas, el almacenamiento de energía y los sistemas de alimentación/compensación de potencia reactiva. El sistema también puede utilizarse de forma eficiente y flexible como controlador de ramal o como controlador directamente en la estación de red local. Aquí encontrará más información sobre el »sistema de control de baja tensión LVRSys®«.
LVRSys®
El »LVRSys®-Sistema de Regulación de Baja Tensión« se desarrolló para resolver los problemas de estabilidad de la tensión debidos a la integración de la electromovilidad, la energía fotovoltaica y las bombas de calor en la red de baja tensión. Representa una alternativa económica y flexible a las costosas y lentas ampliaciones de líneas.
Diferencia/diferenciación entre estabilidad estática de la tensión y soporte dinámico de la tensión
1. Estabilidad estática de la tensión:
- Funcionamiento normal: La estabilidad estática de la tensión garantiza que la tensión se mantenga dentro de la banda de tensión admisible durante el funcionamiento normal. Esto se consigue mediante diversas medidas como el suministro de potencia reactiva, el escalonamiento de los transformadores y el uso de reguladores de tensión.
- Caso práctico: Este método es esencial para el funcionamiento diario de la red eléctrica a fin de garantizar el funcionamiento sin problemas de los dispositivos conectados.
2. soporte de voltaje dinámico:
- Fallo: El apoyo dinámico a la tensión se utiliza en caso de fallos, como cortocircuitos, para garantizar el funcionamiento continuo y estable del sistema. Se necesita una potencia de cortocircuito suficiente para limitar las caídas de tensión a nivel local y garantizar la estabilidad de las máquinas eléctricas.
- Caso práctico: Este método es especialmente importante para minimizar los efectos de los incidentes y restablecer rápidamente la estabilidad de la red.
Ejemplos prácticos de aplicación e informes técnicos
Para resolver los problemas de estabilidad de la tensión en la red de baja tensión:
Proyecto piloto: aparcamiento de autopista con »LVRSys®«
En el PWC (aparcamiento con WC) «Auergründel» de la autopista A6, las bombas de agua dulce y aguas residuales se averiaban cada vez más. La autoridad de la autopista sospechaba que el motivo era una carga excesiva en el cable de baja tensión. La potencia de cortocircuito de la red en la estación de aparcamiento podría no ser suficiente para el funcionamiento estable de las bombas.
Análisis de la eficiencia económica: »LVRSys®« frente a la ampliación de la línea
La transición energética y los cambios asociados en la red de distribución plantean diversos retos a muchos operadores de redes de distribución. La ampliación de líneas, en particular, es una inversión muy costosa y que requiere mucho tiempo.
»LVRSys®« en la red de baja tensión de Malta
Este informe de aplicación trata de la integración del »sistema de control de baja tensión LVRSys®« en la red de baja tensión de Malta.
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