Modelo conceptual para la concepción técnica de micro-redes: un caso de estudio en Colombia

Conceptual model for technical microgrids conception: a case study in Colombia

En este trabajo se presenta un modelo conceptual para la concepción técnica de micro-redes, aplicado aun caso de estudio en Colombia. El modelo considera aspectos como: el levantamiento de la topología del sistema eléctrico, la preselección de tecnologías de generación, la priorización de la demanda eléctrica,localización de generadores distribuidos por medio del Índice de Estabilidad de voltaje SI (StabilityIndex), dimensionamiento y estrategias de operación de generadores distribuidos, modelo de componentesy evaluación del desempeño de la micro-red en aspectos como: perfil de tensión de los nodos y gestión óptima de potencia de la micro-red. El modelo conceptual desarrollado fue aplicado a un caso de estudiopara la región del Valle del Cauca, Colombia, la cual presenta áreas urbanas y agroindustriales adecuadas para la investigación. Se utilizó la herramienta computacional de análisis de sistemas de potencia Neplan® para la evaluación del desempeño en estado estable de la micro-red.

INTRODUCCIÓN

Hoy día la red eléctrica tradicional se encuentra en un proceso de transformación a una red eléctrica moderna, eficiente y sostenible: la Smart Grid1-3. Para lograr esta transformación, la gestión de recursos energéticos distribuidos DER (Distributed Energy Resources) como la Generación Distribuida (GD), las Fuentes Convencionales y Fuentes No Convencionales de Energía Renovable (FCE y FNCER), el almacenamiento distribuido DS (Distributed Storage), la gestión de la demanda, la toma de mediciones en tiempo real, el control, entre otras, se constituyen en respuestas tecnológicas adecuadas, ya que ofrecen mejoras en aspectos técnicos, ambientales y sociales en lo concerniente a flexibilidad, escalabilidad energética, reducción en la emisión de gases contaminantes, electrificación de áreas remotas entre otras 4-6.

Una visión general sobre la transición hacia las Smart Grid y uso eficiente de la energía se apoya en la implementación de micro-redes, caracterizadas por presentar cargas controlables, generación y almacenamiento distribuido de energía, las cuales utilizan tecnologías de la información y comunicación para la gestión de los recursos energéticos en su interior, incluidos los de la demanda, y que pueden operar de manera autónoma o conectada a la Power Grid o Sistema Interconectado Nacional (SIN) 7-10. En Colombia, más allá que la producción actual de energía provenga principalmente de la hidroelectricidad con el 63% de la capacidad efectiva neta 11, se ha emprendido la búsqueda de soluciones reales de diversificación de la canasta energética y uso eficiente de la energía 12.

En muchos países se desarrollan estudios y casos piloto de micro-redes para evaluar sus fortalezas y debilidades con respecto a las redes tradicionales con generación centralizada 13-15. Se espera que estas tendencias energéticas permitan la descentralización de las operaciones de Generación, Transmisión y Distribución (GTD), ahorros en las reservas de combustibles fósiles y reducción en materia de emisiones contaminantes, cuando para la generación de electricidad se utilizan fuentes limpias de energía.