Electrolizador: Instalación de almacenamiento de
hidrógeno para su posterior transformación en energía eléctrica (Gas Natural
Fenosa).
Muchas
tecnologías nuevas, especialmente los sistemas y dispositivos informáticos y de
comunicaciones, requieren cantidades de energía considerables. El creciente
número de nuevos productos de consumo y de ordenadores domésticos más potentes
también favorece el consumo de grandes cantidades de energía eléctrica.
Las
nuevas tecnologías para aplicaciones industriales y comerciales, como los sistemas
integrados de calefacción y refrigeración en edificios, la tecnología de baterías
mejorada para vehículos híbridos y la generalización de los trenes de alta
velocidad, están aumentando la demanda de energía eléctrica eficiente. Los avances
en la producción eólica están cambiando los patrones de flujo de energía en las
redes, al igual que los nuevos tipos de generación de energía en baja tensión y
los parques eólicos a gran escala.
Los
avances en tecnologías de compensación estática y de almacenamiento de energía permitirán
conectar a las redes actuales nuevas fuentes de energía eléctrica. Ya se deja
notar la influencia de nuevos tipos de baterías más compactas que las tradicionales
con tecnología de plomo y ácido. Por ejemplo, la batería de 40 MW de Fairbanks,
Alaska, proporciona energía de reserva durante hasta siete minutos para una
población de 80.000 personas; y una nueva batería compacta de subestación de
ion de litio de mayor capacidad y fiabilidad está funcionando satisfactoriamente
en una instalación piloto de Suecia. Estas instalaciones son excepciones, y
hasta ahora no han encontrado aplicación a mayor escala. Otros medios de
almacenamiento de energía mediante conversión son volantes, aire comprimido,
energía hidroeléctrica de bombeo o almacenamiento de aire comprimido.
El
hidrógeno constituye otra forma de almacenamiento de energía. Se suministra energía
eléctrica a un equipo de electrólisis que descompone el agua en sus dos elementos
constituyentes, hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se puede almacenar y
reconvertir en electricidad cuando sea necesario mediante pilas de combustible
(foto de cabecera). La eficiencia global de este método de almacenamiento es
actualmente bastante baja, del orden del 25 %.
Queda
por ver si el hidrógeno sustituirá a la electricidad como un medio mejor de
transportar energía. No se espera que en las próximas décadas se produzcan progresos
tecnológicos importantes.
Los
transformadores de cambio de fase y la compensación en serie son métodos establecidos
desde hace tiempo para aumentar la capacidad de transporte de las redes eléctricas.
La electrónica de potencia ha hecho posible controlar las redes, y los nuevos
sistemas flexibles de transporte en corriente alterna (FACTS) están mejorando
la capacidad de control.
Nuevos
conceptos, como el controlador unificado de potencia (UPFC) y el transformador
de frecuencia variable (VFT), deben aún demostrar si los clientes los aceptan. Los
sistemas de vigilancia, como las unidades de medida de fasores, están
comenzando lentamente a instalarse en redes de potencia que, cuando estén
completamente desplegadas, aumentarán la posibilidad de explotar un sistema
hasta cerca de su límite.
Las
nuevas tecnologías mejorarán también el mantenimiento. Algunos ejemplos son el
cambio de aislamientos en aceite a aislamientos en seco, y de accionamientos de
muelle a accionamientos eléctricos en interruptores, así como la introducción
de tecnologías de la información en los procesos de mantenimiento. El software
que evalúa el estado del equipo en tiempo real está facilitando el análisis en
línea de equipos primarios, como los transformadores. El software de análisis
de riesgos para el mantenimiento preventivo de componentes críticos de la red
es ya una realidad y se encuentra en continuo desarrollo.
Las
tecnologías que ahorran energía o mejoran la eficacia están cada vez más
extendidas. Los semiconductores eficaces y de bajas pérdidas están reduciendo
las pérdidas en la red, y ciertas técnicas de tratamiento, como la chapa cortada
con láser para transformadores o la mejora de las propiedades de los materiales,
pueden producir un aumento añadido de la eficacia. Las lámparas tradicionales
de incandescencia han sido sustituidas por aparatos electroluminiscentes, y más
recientemente, por LED. Y se están consiguiendo continuas reducciones de pérdidas
de energía mediante motores avanzados y accionamientos de velocidad variable
basados en electrónica de potencia.
Otra
forma de reducir las pérdidas en las redes es la utilización de materiales superconductores.
Los laboratorios de investigación están haciendo progresos, y ahora hay varios
materiales superconductores, a los que se ha sumado recientemente el diboruro
de magnesio.
Para
que el transporte con materiales superconductores avance de verdad será necesario
desarrollar una refrigeración eficiente y una interfaz con los sistemas actuales
a 400 kV (de un sistema de baja tensión e intensidad elevada a otro de alta
tensión e intensidad reducida).
Los
interruptores compactos y las aparamentas aisladas con gas han reducido las dimensiones
de las subestaciones y han hecho posible construirlas en interiores, un factor
importante en entornos urbanos y grandes ciudades en las que el espacio es caro
y escaso. Sustituyendo los aislamientos de aceite-papel por otros de polietileno
entrecruzado (XLPE), la longitud posible de los cables de corriente alterna se
ha multiplicado por dos, y se ha logrado que los cables subterráneos de alta
tensión en corriente continua (HVDC) sean económicos para grandes distancias.
Las nuevas
tecnologías de HVDC reducen a la tercera parte las dimensiones de los HVDC
actuales. Esto es especialmente importante para aplicaciones en las que el
espacio es crítico. Las dimensiones de algunos equipos eléctricos están determinadas
por el nivel de ruido que emiten al entorno. Las nuevas tecnologías han
reducido el ruido de reactancias shunt en 15 dB en los últimos 20 años.
El progreso
técnico con los nuevos materiales contribuye a unas mejores aplicaciones. Los
materiales secos, como el XLPE, están sustituyendo al aceite y a otros
materiales húmedos. Reducen el riesgo de incendio y permite instalar los equipos
más cerca de los edificios. La resina epoxi estándar utilizada normalmente como
material aislante está siendo sustituida por termoplásticos modernos que
aportan más flexibilidad a la fabricación.
FUENTE:
Revista
ABB 1/2008: La energía eléctrica: el desafío de las próximas décadas
Foto de cabecera: Gas Natural Fenosa
Foto de cabecera: Gas Natural Fenosa
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