AUTOR: Omar Ramos, colaboración especial pare el IIGE
Figura 1. Generación Distribuida y Electromovilidad [1].
La principal fuente de energía utilizada en la mayoría de los sectores de la sociedad es la electricidad. Debido a su versatilidad de uso, las telecomunicaciones, tecnologías de la información e industrias, hacen uso de la energía eléctrica, así como también, en alumbrado público, ventilación, calefacción, entre otros; a todo esto, actualmente se suma su uso en la movilidad [2].
Por este motivo, un sistema eléctrico de potencia debe estar en la capacidad de abastecer la cantidad suficiente de energía a todos los consumidores conectados a la red, permanentemente y en todo lugar. Asimismo, esta energía deberá cumplir con varios requisitos como son: confiabilidad, estándares de calidad y menores costos posibles. Por último, la contaminación ambiental que se genere deberá estar dentro de los límites aceptables acorde a la matriz energética de cada país [3].
Tradicionalmente los sistemas eléctricos se han desarrollado bajo un sistema centralizado, vertical o jerárquico en el cual la electricidad es producida en grandes centrales de generación, habitualmente distantes de los centros de consumo. La energía recorre largas distancias a través de los sistemas de transmisión, en los sistemas de distribución se transforma a niveles menores de tensión para finalmente llegar a los consumidores. Esta disposición indica que el flujo de potencia es unidireccional debido al carácter radial de las redes [4]. Aparte, esta disposición implica que la infraestructura sea compleja y lo suficientemente robusta para garantizar que la energía llegue a los usuarios en óptimas condiciones para su consumo, sin embargo, durante el trayecto existen pérdidas inevitables de energía.
Frente a este modelo tradicional ha surgido un nuevo modelo alternativo que presenta ventajas, el cual fija su objetivo en que la generación de energía esté situada cerca del consumidor o en las mismas instalaciones. Esta concepción supone que el consumidor pueda abastecer su demanda o mantener una fuente de respaldo en caso de emergencias y cortes del suministro eléctrico convencional; y, sumado a que las pérdidas serán mínimas es una alternativa a considerar. Con este principio nace el concepto de Generación Distribuida (GD) [5].
Figura 2. Modelo tradicional de generación eléctrica vs modelo integrando la GD. [6]
No existe una definición general a nivel mundial acerca de lo que es la GD debido a que son varios factores los que lo afectan: tipo de conexión a la red, tecnologías utilizadas, límites de potencia, entre otros. Sin embargo, se puede definir a la GD como la generación de energía eléctrica en pequeña escala, ubicada lo más cerca posible al consumidor, considerando la máxima eficiencia energética y con la opción de interactuar con la red eléctrica convencional (comprar o vender energía), dependiendo de las políticas y normas internas de cada país [7], [6].
Entre las principales ventajas técnicas, económicas y ambientales que presenta la GD [8], es posible mencionar las siguientes:
- Reducción de pérdidas y mejoramiento de la calidad de la energía.
- Autonomía en el suministro de energía.
- Reducción de costos al evitar la transmisión de alta tensión a larga distancia.
- Reducción de emisiones contaminantes.
- Fomenta el uso de energías renovables.
Existen varias tecnologías usadas para la consecución de la GD [9], que dependerán del tipo de fuente de energía utilizadas, estas se dividen en tres categorías: basadas en energía no renovable, renovable y almacenamiento de energía. La tecnología basada en energía no renovable también es conocida como tecnología convencional, que no se puede reponer y se basa en el uso de combustibles fósiles (carbón, gas natural y derivados de petróleo), la tecnología basada en almacenamiento de energía hace uso de baterías, supercondensadores, almacenamiento a través de aire comprimido o por bombeo de agua. Finalmente, la tecnología basada en energías renovables (figura 3), conocida también como energía no convencional es la que se usa en mayor parte por la GD ya que se puede reponer con facilidad, dentro de esta tecnología destacan las turbinas eólicas, pequeñas centrales hidroeléctricas, fotovoltaica, mareomotriz, geotermia y biomasa.
La energía renovable no convencional tiene como principal beneficio la disminución de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) que son causantes del cambio climático. Al mismo tiempo, este tipo de tecnologías reducen la emisión de ruido y por ende mejoran la calidad de vida de la población. Por los motivos destacados anteriormente, esta tecnología es la idónea dentro del campo de la GD.
Figura 3. Fuentes de energías renovables. [10]
La electromovilidad o movilidad eléctrica hace referencia a la utilización de vehículos eléctricos (VE), siendo aquellos que usan energía alternativa impulsada por al menos un motor eléctrico, que consecuentemente implementará un sistema general de movilidad sostenible. Actualmente existe una introducción masiva de esta tecnología a nivel mundial, sobre todo en Europa y se está aplicando como solución para la reducción de la contaminación atmosférica y el calentamiento global. También tiene la capacidad de aumentar la eficiencia energética y disminuir la dependencia del uso de combustibles fósiles.
Por otro lado, la GD posibilitará reducir las cargas que comúnmente se destinan a la red eléctrica convencional, no obstante, la red de distribución de un sistema de generación tradicional no fue diseñada para esta cuestión; en consecuencia, actualmente a nivel mundial los sistemas de distribución eléctrica centralizada están en proceso de transformación a una descentralizada. Cabe mencionar que, si la red de distribución no se ajusta adecuadamente, puede generar perturbaciones en la calidad de la energía entregada a los clientes [8].
Otras aplicaciones destacadas son: “Vehicle to Grid” (V2G), “Vehicle to Home” (V2H) y “Vehicle to Load” (V2L) las cuales abastecen de energía a las viviendas, a la red y a los dispositivos y electrodomésticos respectivamente. Este tipo de tecnologías se desarrollan y son aplicadas e implementadas principalmente en las “Smart Cities” o “Ciudades Inteligentes” gracias al uso de las “Smart Grids” o “Redes Inteligentes”, en donde se hace uso de componentes como Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y de la Inteligencia Artificial (IA). Debido al contexto económico y tecnológico de nuestro país, aún no es posible aplicar o implementar este tipo de técnicas.
Estas tecnologías aprovechan la energía de los vehículos eléctricos o híbridos que dispongan de un enchufe para su carga, a fin de disponer de la dirección del flujo de electricidad gracias a las redes inteligentes. Esto quiere decir que mientras el vehículo no esté siendo usado para el transporte puede aportar electricidad hacia la red, una vivienda o dispositivos eléctricos, o caso contrario, el flujo será inverso y se abastecerá de energía de la red para la recarga de sus baterías. De esta manera, el V2G (figura 4), contribuye con su aporte para el equilibrio de la red eléctrica. En “horas pico” o momentos de máxima demanda entrega potencia a la red, mientras que en “horas valle” carga sus baterías. De similar manera funciona el V2H para abastecer de energía eléctrica a los hogares. Sin embargo, este sistema no está completamente analizado económicamente en los distintos países, y dependerá de las normas internas de cada uno para establecer los costos de suministro y abastecimiento de energía [11].
Figura 4. Aplicación “Vehicle to Grid” V2G [12].
La GD es una tecnología que presenta múltiples ventajas en los campos: sociales, tecnológicos, ambientales y técnicos, siendo una alternativa idónea para el abastecimiento de energía en la planificación de la expansión de los sistemas eléctricos de potencia. Actualmente debido al aprovechamiento adecuado de los recursos y su aplicación a base de energías renovables, en América Latina, los países que más desarrollada poseen esta tecnología e implementadas políticas públicas son: Uruguay, Brasil, Costa Rica, Honduras y Perú; sin embargo, en países de Europa como Alemania, Países Bajos y Reino Unido, ya es una realidad aplicada y presenta un adelanto considerable en comparación con América Latina.
Asimismo, la migración del transporte, que tradicionalmente hace uso de combustibles fósiles, hacia el principio la electromovilidad, sería el principal contribuyente para minimizar el impacto del calentamiento global y la emisión de gases de efecto invernadero; para su aplicación, esta tecnología requiere de una adecuada solvencia de energía eléctrica. Es por este motivo que un abastecimiento adecuado de energía a base de la GD y su correcta vinculación con la electromovilidad es un gran paso para la nueva tecnología de movilidad; sin embargo, en nuestro país aún debe ser estudiada para lograr una adecuada implementación.
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BIBLIOGRAFÍA
[1] “https://th.bing.com/th/id/OIP.cYTjD6zLobEuOeKkSJvbYgHaEo?pid=ImgDet&rs=1.” .
[2] FENERCOM, “Guía Básica de la Generación Distribuida,” [Online]. Available: http://www.madrid.org/cs/Satellite?blobcol=urldata&blobheader=application/pdf&blobheadername1=Content-Disposition&blobheadervalue1=filename=GUIA+BASICA+DE+LA+GENERACION.pdf&blobkey=id&blobtable=MungoBlobs&blobwhere=1181215450713&ssbinary=true.
[3] B. Serrano, “Análisis de Funcionamiento de Sistemas de Suministro de Energía Eléctrica (SSEE).” p. 123, 2017.
[4] M. Stadler, G. Cardoso, and S. Mashayekh, “Distributed Energy Resources and Microgrids Modelling,” Microgrids - Berkeley Lab, p. 2030, 2013, [Online]. Available: https://building-microgrid.lbl.gov/sites/default/files/projects/Poster v12_0.pdf.
[5] E. Álvarez and U. Castro, “Generación distribuida y autoconsumo,” Cátedra Energía - Orkestra, pp. 1–101, 2014, [Online]. Available: https://www.orkestra.deusto.es/es/investigacion/publicaciones/informes/cuadernos-orkestra/297-generacion-distribuida-autoconsumo-analisis-regulatorio.
[6] C. Navntoft, N. Biurrún, M. Paz Cristófalo, M. González, L. Maríncola, and D. Raggio, Introducción a la generación distribuida de energías renovables. 2019.
[7] V. R. I. Arias, R. Ardila, and J. Ruiz, “Distributed generation: Regulatory and commercial aspects,” 2006 IEEE PES Transm. Distrib. Conf. Expo. Lat. Am. TDC’06, pp. 1–4, 2006, doi: 10.1109/TDCLA.2006.311379.
[8] B. Singh and P. K. Dubey, “Distributed power generation planning for distribution networks using electric vehicles: Systematic attention to challenges and opportunities,” J. Energy Storage, vol. 48, no. January, p. 104030, 2022, doi: 10.1016/j.est.2022.104030.
[9] G. B. Gharehpetian and S. M. Mousavi Agah, Distributed generation systems: Design, operation and grid integration. 2017.
[10] “https://i1.wp.com/thedroneco.com/wp-content/uploads/2016/12/Drone-Inspection-Services.png?ssl=1.” .
[11] E. Fundación, :“https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa-educa/recursos/generacion-distribuida?msclkid=e533ba5dd07f11ecabf2cb7048e68f8a.” .
[12] “https://www.automobile-propre.com/wp-content/uploads/2018/08/v2g-grid.jpg.” .