La cuarta jornada del Programa de Capacitación Avanzada en Microrredes Sostenibles ofrecido por el COCIER continuó el pasado martes 3 de noviembre con gran acogida por parte de los participantes. Dando seguimiento al Módulo II del programa titulado “Estrategias, criterios y procedimientos para la planeación, operación, control y ciberseguridad”, en esta oportunidad se discutieron algunos de los temas más relevantes y que representan los mayores retos a la hora de implementar microrredes aisladas y embedidas: el control de la microrred para su operación en forma conectada y desconectada a la red principal, y la coordinación de los diferentes recursos energéticos distribuidos (DERs).
Para abordar esta temática, el Dr. Alejandro Garcés de la Universidad Tecnológica de Pereira – UTP, expuso los principales retos relacionados con el control y la operación de microrredes, desde la perspectiva de la academia y la investigación científica que se lleva a cabo a nivel internacional. El profesor Garcés inició su intervención definiendo las características principales de las microrredes y los aspectos que las hacen diferentes a la generación distribuida, como lo son su naturaleza heterogénea (tener al menos dos elementos DERs conectados a ellas), su capacidad de operar en modo interconectado y en modo isla y la necesidad de contar con un control coordinado. Este último, conocido como control jerárquico, permite la coordinación de la microrred con otros elementos de la infraestructura de control de la red eléctrica cuando ésta opera de modo interconectado. Cuando su operación es en modo isla, los elementos que componen la microrred deben estar en capacidad de suministrar los servicios auxiliares que normalmente son provistos por la red principal: confiabilidad, control de frecuencia, voltaje, y control de reactivos, entro otros. Estos requerimientos de operación, necesitan de un control coordinado de tres etapas: un control primario que se realiza sobre los elementos convertidores de potencia conectados a la microrred, ya sean inversores fotovoltaicos o los conversores de fuentes eólicas o de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas – PCH y que busca emular la operación de las maquinas síncronas a través de una Maquina síncrona virtual. Además, se requiere un control secundario que tiene la función de mantener la frecuencia de trabajo de la microrred en su valor nominal, a través de un esquema de comunicaciones entre las fuentes distribuidas. Y por último un control terciario, que funciona como un modelo de optimización que permita minimizar pérdidas, minimizar costos, regular el voltaje, manejar óptimamente la potencia reactiva, entre otras características. La implementación de este modelo de optimización debe ser sencilla, económica y eficiente para aplicaciones en tiempo real. Considerando esta estructura jerárquica de control, el éxito en el estudio de las microrredes está en entender el funcionamiento de los convertidores de potencia y ser capaz de controlarlos, para garantizar condiciones de eficiencia, confiabilidad y estabilidad en microrredes que tengan alta integración de fuentes renovables de energía y que a su vez estén en continua comunicación con el control central de la red de distribución activa.
Para brindar la perspectiva desde la industria, el ingeniero Hugo Castro de la empresa ETAP expuso las soluciones para microrredes en temas de diseño, ingeniería, operación y automatización de sistemas eléctricos ofrecidas por esta empresa. Una de las opciones más innovadoras, consiste en la utilización de un controlador de microrredes basado en un modelo digital, que es en esencia un modelo matemático que por medio de simulación, permite validar el diseño de la microrred con representaciones estáticas y dinámicas de los diferentes componentes de ésta. De esta forma, se valida el diseño, dimensionamiento y control de la microrred, para realizar pruebas de operación y tener la posibilidad de utilizar modelos más complejos de optimización, donde se incluya, por ejemplo, predicción de la demanda y de la generación, haciendo posible, la toma de decisiones inteligentes en cuanto a la operación del sistema. La utilización de esta solución de gemelo digital, permite una disminución de costos y simplifica el proceso de validación y verificación del sistema de control y supervisión de la microrred, haciendo posible un despacho óptimo, el deslastre inteligente de cargas, el control de la potencia activa y reactiva, así como la reducción de los picos de generación de energía renovable, para una operación mucho más óptima y eficiente.
Para cerrar la jornada, y como caso práctico de aplicación de microrredes, el ingeniero Juan Carlos Pardo de Enel Codensa, presentó la experiencia de la implementación de una microrred aislada en Paratebueno, una población rural del departamento de Cundinamarca. Esta solución fue diseñada como un sistema autosuficiente de generación y distribución de energía con respaldo diésel y almacenamiento en baterías para abastecer el 100% de la demanda con energía solar, y fue dimensionada para atender un consumo medio de 156 kWh por día. Para la ejecución de este proyecto, se requirió aproximadamente de un año de planeación, que incluyó la medición del recurso solar en sitio, determinación de la demanda requerida, socialización con la comunidad y proyección del impacto social. Adicionalmente, se presentaron algunos retos durante la implementación, relacionados con dificultades en la accesibilidad de la zona y fallas en los sistemas de comunicación. Una vez implementada la microrred, se evidenciaron oportunidades para mejorar la sostenibilidad del OPEX a través de la optimización del dimensionamiento del banco de baterías, lo que permitiría la disminución de la utilización de la planta diésel. Otro de los grandes retos identificados tiene que ver con la necesidad de contar con condiciones regulatorias que incentiven el uso masivo de tecnologías renovables para energizar las poblaciones rurales. Como experiencia positiva, la población de Paratebueno tuvo por primera vez acceso a un servicio eléctrico confiable y de calidad, lo que ha permitido mejorar su calidad de vida y el desarrollo de usos productivos de la energía dentro del potencial agroindustrial de la región.