Luego de consultar expertos en este tema, programadores de diversas ramas y maestros hemos dado con la respuesta al dilema y la plasmamos en esta publicación.
Solución:
Como puede imaginar, esto no es algo que tenga una sola solución y el problema en sí mismo también es bastante complejo. Vamos a analizarlo.
La red eléctrica, tal como existe ahora en la mayoría de los países civilizados, tiene una estructura jerárquica: en la parte superior están las grandes centrales eléctricas centralizadas, debajo de ellas están las redes de distribución de MT a gran escala o los anillos de distribución, luego vienen las redes de la ciudad (generalmente alrededor de 400 kV) que suelen ser redes de alta tensión subterráneas, de vecindad (20kV o tensión de red multifásica) y luego las redes de ‘código postal’ de baja tensión que distribuyen 115 / 230V. Por supuesto, como ya implica su pregunta, esta jerarquía supone un flujo neto de energía desde la central eléctrica hasta el hogar, y no al revés.
La mayor parte de la generación de energía descentralizada (paneles solares no comerciales, turbinas eólicas y similares) se produce a nivel de la casa, es decir, produce 115/230 VCA y la bombea a la red eléctrica. La mayoría de las veces esto está bien porque la energía generada es mucho menor que la energía consumida y el flujo de energía neta sigue en la dirección correcta. Rara vez, pero más a menudo hoy en día debido al bajo precio de la energía solar, la cantidad de energía generada es mayor que la energía consumida en el nivel del código postal. Básicamente, para todas las redes eléctricas, esto no es un gran problema en realidad. Los transformadores utilizados para convertir MT en 115 / 230V son simplemente transformadores lineales y funcionan tan bien en una dirección como en la otra. Casi nunca tienen PFC u otros parámetros dependientes de la dirección del flujo, por lo que está bien.
El problema con el que la mayoría de las redes eléctricas están lidiando mal es lo que sucede en un paso por encima de eso. Aquí llegamos al paso de conversión de la red de la ciudad subterránea a bloques más pequeños, y estas estaciones transformadoras hoy en día a menudo tienen PFC o al menos algún tipo de mecanismo de desacoplamiento para asegurarse de que la interferencia de la red de la ciudad no regrese a la energía de alta tensión. líneas como lo haría a través de un transformador lineal. Si esta unidad genera más energía de la que consume, esa energía no puede (generalmente) ir a ningún lado, o al menos no puede hacerlo por componentes electrónicos muy costosos y no tan fáciles de reemplazar en todas partes. La respuesta refleja del sistema es activar un interruptor y separar esta unidad del resto de la red. Por supuesto, esto no ‘matará’ a esta unidad; la energía generada simplemente aumentará el voltaje en esta red hasta el límite de seguridad de los inversores de potencia (generalmente voltaje nominal + 5-7%) y muy a menudo desestabilizará la frecuencia de CA. Pero la energía seguirá estando allí hasta que pase una nube, la red caiga por debajo de los voltajes de caída y los inversores solares se apaguen solos. Este problema se denomina problema de generación de islas y es muy difícil de resolver sin inteligencia adicional en la red eléctrica y los inversores (es decir, redes inteligentes).
Sin embargo, como puede ver en este párrafo anterior, la energía adicional no necesariamente va a ninguna parte. Si se produce una situación de isla, se requiere que los inversores no solo vuelquen toda su energía disponible en la red, sino que se modifiquen cuando la red alcance un cierto voltaje. Cuando esa nube finalmente pase, se apagarán y la situación se resolverá.
Existen mecanismos de protección alternativos. Algunos países tienen interruptores de cortocircuito que se pueden conectar con señales especiales (DTMF) a través de la línea eléctrica. Cuando se crea una isla, pueden cortocircuitar la red eléctrica a tierra y bloquear una sección de la red inmediatamente. Sin embargo, esta no es una práctica muy segura, ya que a menudo provoca picos inductivos en la red eléctrica que pueden dañar tanto la red como los dispositivos electrónicos domésticos. Hoy en día esto rara vez se usa. Sin embargo, es un mecanismo de protección importante para los generadores de energía que no regulan bien su salida y pueden causar una situación de sobretensión.
En Alemania este mes de mayo, el precio pagado por la energía renovable en realidad fue negativo, ya que tenían demasiada. En otras palabras, estaban cobrando a los productores por tomar el exceso de energía. Así que lidiaron con el exceso de energía incentivando a los productores a no empujarlo a la red, lo cual es fácil con la energía solar y posible con la energía eólica.
Los diferentes métodos de generación tienen diferentes constantes de tiempo: a las plantas nucleares les gusta funcionar a toda máquina y la puesta en marcha y el apagado llevan mucho tiempo. La producción hidroeléctrica se puede alterar rápidamente al redirigir o ahogar el flujo de agua. Las plantas térmicas (solía tener una cerca) tienen una constante de tiempo más larga, por lo que si pierde repentinamente la carga (lo que está desacelerando las turbinas), la energía almacenada en el vapor debe ventilarse (¡ruidosamente!) Para evitar que los generadores se apaguen. spooling fuera de control. No intentan absorber la energía eléctrica, hasta donde yo sé, aunque hice un estudio de viabilidad sobre instrumentación para un sumidero de energía masivo que absorbería grandes cantidades de energía (es divertido hacer instrumentos que funcionen con voltajes de modo común de 100 de kV).
Almacenar energía en grandes cantidades de manera razonablemente eficiente es un problema muy difícil, sin una solución obvia. Baterías / inversores distribuidos y el método de la vieja escuela de bombear agua cuesta arriba a una presa para almacenarla, y dejar que salga a través de turbinas y generadores para recuperar (parte de) son dos métodos.
Permítanme reformular estos artículos en términos que faciliten su comprensión y su contexto. Veo estos artículos como el equivalente a “Acabo de comprar un Ferrari nuevo, hay un problema serio en el que sigo teniendo que reemplazar las pastillas de freno porque la potencia de mi motor es demasiado cuando me acerco a un semáforo”.
La respuesta simple es: “quite el pie del acelerador”. es decir, deje de producir energía cuando no pueda usarla.
Realmente no hay problema con la producción excesiva, hay un problema con la entrega excesiva, solo necesitan enviar una señal a los productores para que “dejen de poner energía en la red”. De hecho, algunos controladores de paneles solares usan la sombra de la nube para predecir cuánta energía se producirá en los próximos 10 o 15 minutos y señalar que adelante a la autoridad de la red.
Este tipo de artículos no son útiles. Existen serios problemas con la red principal y los lazos de interconexión que simplemente se pueden resolver aprobando leyes y gastando dinero. Hacer que los productores de energía eólica controlen su sistema de control tiene soluciones mucho más simples.
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