Flexibilidad: las tecnologías que vienen

Este aspecto es clave para las discusiones en torno a la gestión de las redes eléctricas y el mayor ingreso de energías renovables variables. Son varias las opciones que los especialistas enumeran para enfrentar este desafío, que ya está en marcha.

El factor tecnológico es el soporte que permitirá materializar los distintos elementos que contiene la estrategia de flexibilidad del Ministerio de Energía para enfrentar el mayor ingreso de energías renovables variables (ERV) y el desafío que plantea para la operación del Sistema Eléctrico Nacional, por lo que son múltiples las soluciones que los actores del mercado implementan en esta materia.

De acuerdo con los especialistas consultados por ELECTRICIDAD, el uso de nuevas tecnologías es crucial para gestionar la variabilidad de las centrales solares fotovoltaicas y eólicas, siendo esta otra opción para entregar flexibilidad a la operación del sistema eléctrico, destacándose en este campo la inteligencia artificial y los sistemas de almacenamiento, basados en la electrónica de potencia.

La Agencia Internacional de Energías Renovables (Irena en inglés), en su estudio “Panorama de la innovación para un futuro impulsado por las energías renovables: soluciones para integrar las energías renovables variables”, define a la flexibilidad como “la capacidad de un sistema eléctrico para hacer frente a la variabilidad e incertidumbre que la energía solar y eólica introducen en diferentes intervalos de tiempo, desde el muy corto plazo hasta el largo plazo, evitando el vertido de energía de estas fuentes de energías renovables variables (ERV) y suministrando de forma fiable toda la energía demandada a los clientes”.

La investigación menciona la importancia de once tecnologías facilitadoras para avanzar en flexibilidad, incorporando mayor ERV, entre las cuales está el uso de internet de las cosas (IoT); blockchain; la carga inteligentes de vehículos eléctricos; la baterías a gran escala y la inteligencia a gran escala, entre otras (ver recuadro).

Realidad nacional

Las tecnologías facilitadoras actualmente se usan en Chile para avanzar en flexibilidad, donde se destacan las medidas que se realizan para la gestión de la variabilidad de las centrales solares fotovoltaicas y solares.

Juan Carlos Olmedo, presidente del Consejo Directivo del Coordinador Eléctrico Nacional, señala la relevancia que tienen los pronósticos del recurso solar y eólico “para garantizar una operación segura y a mínimo costo”, destacando el sistema centralizado que usa el organismo para programar la operación del sistema eléctrico.

Esta visión es refrendada por Rainer Schröer, director del Programa de Energías Renovables de GIZ en Chile: “Los parques solares fotovoltaicos y eólicos también tienen que adaptarse a un sistema eléctrico flexible, dentro de los desafíos aún siguen siendo mejorar los pronósticos de su recurso, en especial el eólico, el cual es más difícil pronosticar para gestionar su operación. Para ello, además de las herramientas que ha implementado el Coordinador Eléctrico Nacional, también cada parque debe invertir en sistemas de medición y herramientas que permitan tener mejores predicciones”.

“La operación flexible de las energías renovables variables se logra con mejores pronósticos a través de herramientas como el sistema de pronósticos centralizado que se encuentra operativo en el Coordinador Eléctrico Nacional y con soluciones tecnológicas como los sistemas de almacenamiento de energía. Estos últimos pueden apoyar la gestión de este recurso en el sistema, además de aportar otros servicios complementarios al sistema como de regulación de frecuencia y de tensión, lo cual será necesario en un sistema con mayor integración de energías renovables variables”, agrega.

Lo mismo piensa Rafael Carvallo, socio consultor de energiE, pues explica que los sistemas de pronóstico “permiten hacer una mejor gestión de las tecnologías de generación variable, por lo que, en general, los operadores de sistemas eléctricos en el mundo están profundizando el uso de estos recursos para la operación en tiempo real, potenciándolos con otras aplicaciones, como la inteligencia artificial, para obtener un pronóstico mejorado, a partir de distintas fuentes y así proyectar de mejor manera los recursos disponibles”.

Justamente la inteligencia artificial es una tendencia en avance dentro de las medidas tecnológicas en materia de flexibilidad. Constanza Levican, CEO de Suncast, señala que esta solución, dentro de la digitalización, es una segunda etapa después del monitoreo, pues permite trabajar con mayores datos, “para saber qué pasará, anticipándose, por lo que aquí la inteligencia artificial es clave”.

“Las tecnologías más aptas se relacionan con los aspectos de predicción, donde la inteligencia artificial puede combinar datos de distintas fuentes en tiempo real e histórico, con lo cual entregan modelos predictivos de alta calidad. La inteligencia artificial se conecta directamente a los sistemas Scada de las centrales, recopilando información. La inteligencia añade una segunda capa de información a la que tienen los Scada, que son subproductos de los datos de monitoreo, como recomendaciones, predicciones, métricas, etc”, explica la ejecutiva.

Levican afirma que esta es una opción para la operación de centrales ERV, cuyo principales desafío identifica con la variabilidad, “aunque a través de esta podemos tener una mayor flexibilidad en el sistema eléctrico, si tenemos un sistema de mejor predicción de las plantas solares y eólicas”.

Es así como Suncast, que es una startup local que comenzará a testear el parque El Romero Solar, de Acciona, que opera en la Región de Atacama, donde aplicarán un sistema de predicción de generación basado en inteligencia artificial y machine learning, haciendo cálculos de manera automática.

Servicios Complementarios

Otra opción tecnológica se relaciona con los Servicios Complementarios. Según Rodrigo Alcayaga, Business Development manager Renewable Energy de Hitachi ABB Power Grids, el incremento en el número de centrales ERV plantea el uso de “sistemas de control que permitan mitigar la entrada de grandes bloques de energía o de sistemas para realizar control de frecuencia o de tensión en algunos puntos de la red”.

A su juicio, la tecnología para operar centrales fotovoltaicas y eólicas “está disponible, su aplicación se enmarca dentro del concepto de Servicios Complementarios”. Y agrega: “Los desafíos que tenemos como país apuntan a seguir avanzado en la planificación del sistema eléctrico de generación y transmisión, de manera de proyectar como será en el futuro y en generar y ejecutar una normativa sobre los Servicios Complementarios, con foco en dos temas fundamentales: cómo se implementan y cómo se remuneran. En nuestra opinión, esto será un nuevo impulso para robustecer el sistema de transmisión y prepararlo para el futuro energético de Chile con un componente cada vez mayor de energías renovables”.

Para Juan Carlos Olmedo, la puesta en marcha del régimen de Servicios Complementarios, iniciado en enero de este año, “es una vía para implementar mecanismos de flexibilidad. Los servicios complementarios están orientadas a contar con recursos flexibles que permitan gestionar la variabilidad intrahoraria de la demanda y de la generación, así como contingencias que ocurran en el Sistema Eléctrico Nacional”.

Ello es compartido por Rodrigo Alcayaga: “Debemos seguir de cerca la implementación del nuevo régimen de Servicios Complementarios, que dará solución a variaciones de la demanda de energía, desconexiones intempestivas de generación y de consumos, almacenamiento de energía, que permitan complementar de manera sinérgica la entrada de fuentes de energía renovable”.

En ese contexto, Rafael Carvallo destaca el potencial que tienen las mismas centrales ERV para la prestación de estos servicios, lo que califica como “un círculo virtuoso, pues en el futuro veremos que serán estas mismas tecnologías ERV las que habilitarán una mayor inserción de las mismas. Sin ir más lejos, ya tenemos en Chile un ejemplo de clase mundial en esta materia. A fines de 2017, la empresa First Solar realizó pruebas de control de frecuencia y tensión con su planta solar fotovoltaica Luz del Norte, las cuales resultaron exitosas, y desde hace pocas semanas la podemos ver operando en el Control Automático de Generación (AGC) del Sistema Eléctrico Nacional. Algo inédito en el mundo”.

El ingreso de soluciones de almacenamiento al sistema eléctrico es la otra medida mencionada por los actores del sector. Alcayaga sostiene que este tipo de tecnología, especialmente las que usan electrónica de potencia, “permiten seguir entregando energía con la calidad necesaria para que llegue a todos los usuarios”.

“Existen grandes baterías que almacenan energía en momentos en que no se requiere y se inyectan al sistema cuando se necesita regular frecuencia a través de la potencia activa. Por otro lado, para regular tensión podemos utilizar bancos de condensadores instalados en las subestaciones de los parques de energía renovables los que  inyectan potencia reactiva en los puntos claves elevando la tensión”, precisa el ejecutivo de Hitachi ABB Power Grids.

Al respecto, Rainer Schröer plantea la importancia de contar con un modelo de participación en el mercado para los sistemas de almacenamiento, por lo que recuerda que el año pasado la GIZ, junto al Ministerio de Energía publicaron un estudio que presentó diferentes alternativas para incorporar flexibilidad al sistema eléctrico, “en que se proponía incorporar el mecanismo de pago por potencia de las necesidades de capacidad flexible del sistema eléctrico”.

El director del programa sobre energías renovables del organismo internacional en el país además destaca el trabajo que realizan en conjunto con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), el Coordinador Eléctrico Nacional y empresas del sector, “para analizar la reconversión de las centrales térmicas a carbón existente en Chile, principalmente a sistemas de almacenamiento térmico con sales fundidas”.

A su juicio, esta tecnología “además de reutilizar en parte la infraestructura de las centrales térmicas, puede proveer varios servicios al sistema eléctrico, como es el almacenamiento de energía para apoyar la gestión de recursos renovables variables como los solares y eólicos y entregar servicios sistémicos como es el caso de la inercia, entre otros”.

Otras tecnologías facilitadoras de la flexibilidad, de acuerdo con los especialistas, se encuentran en el segmento de la transmisión. Rodrigo Alcayaga menciona el uso de los compensadores sincrónicos estáticos (Statcom), “con el cual se apoya a las redes de transmisión que tienen problemas con el factor de potencia y con la regulación de tensión”, añadiendo que estas soluciones se pueden encontrar en algunos puntos clave del sistema eléctrico, como la subestación Cerro Navia o en algunas mineras de nuestro país.

Contar con un código de red moderno, donde se definen los estándares mínimos que tienen que cumplir los participantes en el sistema eléctrico, es mencionado por Rafael Carvallo como otra medida que contribuye a la flexibilidad y a la seguridad en la operación del sistema, pues “mejora el desempeño, especialmente en cómo se comportan las tecnologías variables frente a perturbaciones en la red”.

“Esto es de relevancia, pues podrían ocurrir desconexiones masivas de generación frente a perturbaciones, lo cual genera una situación de riesgo, provocando que el operador actúe de manera más conservadora, trayendo un efecto negativo para el sistema en su conjunto y en especial para estas tecnologías”, explica.

Según Juan Carlos Olmedo, el desarrollo de la digitalización en las redes eléctricas también es fundamental “con el fin de coordinar los recursos energéticos distribuidos, conocidos como DER, los cuales por su cantidad y distribución geográfica diversa requieren de sistema de gestión sofisticados”.

El ejecutivo, en este sentido, resalta la necesidad de incorporar tecnologías que se pueden incorporar a la demanda para proveer flexibilidad al sistema mediante los esquemas denominados de demanda responsiva.

Y concluye: “Para realizar una gestión de recursos flexibles se requiere avanzar en la digitalización de la red y dispone de sistemas de comunicaciones costo efectivos, como es el caso de las redes 5G”.

Conclusiones

  • El campo tecnológico es la piedra angular sobre la que descansa la discusión en torno a la flexibilidad en el sistema eléctrico, pues sin ella no podría definirse un marco regulatorio básico.
  • Existen múltiples tecnologías facilitadoras, especialmente en cuanto a transmisión, servicios complementarios, sistemas de control y almacenamiento de energía.
  • Los especialistas señalan que algunas de estas aplicaciones ya se usan en el Sistema Eléctrico Nacional, proyectando que otras se incorporarán en el futuro.