Electrónica de potencia en redes eléctricas inteligentes y evaluación del sistema eléctrico chileno

Abstract

Este es un trabajo que tiene como objetivo definir las características de la red eléctrica inteligente y la viabilidad de esta en el sistema eléctrico chileno. El origen de estas nuevas tecnologías inteligentes responde a la creciente necesidad energética, que aumenta mucho más rápido que los recursos disponibles. Con estas tecnologías se busca satisfacer la necesidad de confiabilidad y capacidad de suministro, así como la eficiencia del mismo. Se ha realizado un levantamiento de información a partir de artículos y revistas del IEEE, la Revista Electricidad Chilena, sitios gubernamentales tanto extranjeros como nacionales, CDEC-SING y CDEC-SIC. También se han consultado documentos de conferencias y empresas particulares disponibles en Internet. Inicialmente se define la red tradicional, identificando los principales problemas que presenta este esquema y las razones por las cuales es necesaria la evolución hacia la red inteligente. Posteriormente, se describen las características generales de la Smart Grid, utilizando una arquitectura tipo que permite detallar los principales componentes de esta red. Una vez descritas ambas estructuras, se definen las diferencias entre ellas, desde los equipos utilizados hasta los modos de operación, tanto de señales como de activos financieros. Se describen las tecnologías que componen la red inteligente: electrónica de potencia, almacenamiento energético, sensores, sistemas de gestión y control, y estándares de comunicación. La electrónica de potencia incluye los equipos de transformación y transmisión de la energía. El almacenamiento energético se encarga de acumular energía en diversas formas, desde baterías hasta bombeo hidráulico y almacenamiento por aire comprimido (CAES), entre otras. Los sensores permiten medir corriente y voltaje, y transmitir estas mediciones a otras unidades. El sistema de gestión y control utiliza esta información para generar una imagen en tiempo real del sistema y, con ello, apoyar la toma de decisiones. Finalmente, los estándares de comunicación definen los protocolos mediante los cuales se transmiten los datos y se interconectan los distintos instrumentos de medición. Las redes inteligentes están presentes en múltiples proyectos a nivel mundial, especialmente en Estados Unidos y Europa. Los mayores inversionistas en esta área son Estados Unidos e Italia, con los proyectos Energy Smart Florida y Telegestore, respectivamente. Estos proyectos son los más representativos de sus países y son presentados como casos de estudio en este trabajo. En cuanto al sistema eléctrico chileno, se plantean preguntas sobre los principales problemas del sistema y cómo estos pueden ser mitigados mediante la incorporación de tecnologías inteligentes. Si bien uno de los principales problemas de Chile es la capacidad de transmisión, a nivel político existe una regulación deficiente, con una participación mínima del Estado frente a las compañías privadas. Se presentan algunos trabajos en desarrollo y tecnologías inteligentes actualmente en operación, entre los cuales destacan Smartcity Santiago, como demostración de la factibilidad de las redes inteligentes, y el Proyecto de Ley de la Carretera Eléctrica.