Por Sergio Barrientos B.

Charmain, WG C6-1 CIGRE – Chile

La incorporación de recursos dispersos en las redes de distribución, tales como PMGD, generación distribuida y almacenamiento de electricidad, en lo principal se traduce en cambios en los flujos de energía en las redes, así como también en las magnitudes de las corrientes por tramos. En la medida que aumente la cantidad de recursos dispersos se pasará de flujos unidireccionales, desde la cabecera a la cola de los alimentadores de distribución, a flujos bidireccionales entre cabecera y cola. La magnitud de la corriente por tramos ya no será función solamente de los consumos de los clientes, sino que también de la magnitud y ubicación de los recursos dispersos.

Se espera que estos cambios, en el caso chileno, permitan mayor confiabilidad, mejor calidad de servicio y menores costos de suministro de electricidad a los clientes o consumidores finales, todo ello fundado en decrecientes costos de inversión en recursos dispersos.

Lo anterior se traducirá, a su vez, en la necesidad de resolver desafíos técnicos, económicos y comerciales, relacionados con las redes de distribución, en especial los siguientes:

Planificación de la red de distribución: los planes de inversión en redes de distribución deberán considerar la superposición de los consumos de los clientes y de los recursos dispersos, en horizontes de mediano y largo plazo. Posiblemente la planificación incluirá otros recursos para el control de tensión en las redes de distribución, adicionales a los tap bajo carga en subestaciones de poder, bancos de condensadores y reguladores de voltaje en distribución.

Capacidad de transporte: eEl diseño de las capacidades de transporte por tramo en las redes de distribución tendrá que considerar tanto los consumos como los recursos dispersos.

Sistemas de protecciones: dependiendo de la magnitud y forma de operar de los recursos dispersos, en algunos casos podría ser necesario considerar una redefinición del tipo de protecciones a incorpoconsiderar y probablemente revisiones más frecuentes de las condiciones de operación y coordinación de ellas. En especial, si se justificase la formación de micro redes o de smart grid en determinadas áreas.

Sistemas de operación de la red en tiempo real: en aquellos casos que los recursos dispersos representen participaciones relevantes, se requerirá de sistemas de operación que permitan administrarlos en forma óptima, sin comprometer la confiabilidad y calidad de servicio.

Modelos de negocio: la incorporación de recursos dispersos sin duda posibilitan nuevos modelos de negocio en distribución, como ya se observa en mercados eléctricos más desarrollados, incluyendo relaciones comerciales entre consumidores y recursos dispersos en distribución.

Regulación de la distribución: la incorporación de recursos dispersos necesita de un adecuado y oportuno sustento legal, para lo cual será necesario adaptar la regulación del sector eléctrico.

Sistemas de medida y administración de la información de medidores: la base o sustento de los nuevos modelos de negocio y el aumento de los beneficios captados por los consumidores finales, son los sistemas de medida y de administración de la información registrada. Los medidores requeridos son los denominados smart metering.

Ciber seguridad: un elemento clave para mantener la confianza en los nuevos modelos de negocio y para garantizar la confiabilidad y calidad de servicio, es la incorporación oportuna de procedimientos y herramientas de ciber seguridad.

GENERACIÓN DISTRIBUIDA

Tal como ocurre en el contexto mundial, la tendencia hacia una mayor participación de la generación distribuida en el país tendrá un efecto importante en la red eléctrica del futuro y alterará la noción tradicional de la industria, según Carlos Finat, Director Ejecutivo de ACERA. “Chile dispone de energías primarias ERNC para las cuales existen las tecnologías que permiten aprovecharlas desde pequeña a gran escala, lo que las hace candidatas ideales para la generación distribuida. El caso más evidente es el de la energía solar, pero también hay aplicaciones comerciales de viento, hidroelectricidad y biomasa en pequeña escala (rango kW a MW). También se estima que algo parecido podría ocurrir en el mediano plazo con las energías marinas”, comentó.

Además, se observa, de acuerdo al ejecutivo, una positiva actitud regulatoria para expandir la generación distribuida. “Un ejemplo de esto es la modificación a la ley de generación residencial -que se discute en este momento en el Congreso- que apunta a ampliar el segmento de pequeños generadores que pueden optar al segmento de generación residencial, que subiría de 100 kW a 300 kW”, subrayó.

Sin embargo, dice, aún permanecen algunos obstáculos que han limitado el crecimiento de las ERNC distribuidas. “En primer lugar, está el acceso a financiamiento competitivo. Actualmente, el costo del financiamiento de la generación distribuida es alto, lo que impacta la evaluación económica de este tipo de proyectos, tanto en el segmento de PMGD como en el de generación residencial, siendo de especial relevancia en este último”, señaló Finat.  

Otro obstáculo, que afecta principalmente a los PMGD, es no poder acceder a la información de mercado. “Nos referimos a conocer la distribución de demanda geográfica y horaria de los clientes regulados a un nivel de detalle suficiente como para poder diseñar estrategias comerciales eficientes”, dijo. Una tercera traba, según Finat, ligada con la anterior, es el no disponer de una base de datos pública que indique las capacidades de conexión de generación distribuida en la red de distribución.

Sin duda, las soluciones a las barreras antes indicadas, potenciarían el desarrollo a gran escala de la generación distribuida. En este esfuerzo, el Director Ejecutivo de ACERA mencionó la oferta de financiamiento para generación ERNC que ha efectuado el BancoEstado, quienes han sido de los primeros en atreverse a trabajar con miras hacia el futuro. Además, recalcó que “sería necesario contar con una base de datos pública que incluyera las capacidades de conexión de generación a la red de distribución y las curvas de demanda desagregadas con un detalle suficiente en las distintas áreas de las zonas de distribución”.

La posición de ACERA sobre la modificación en curso de la ley de generación residencial, presentada ante las Comisiones de Energía y Minería de la Cámara de Diputados y del Senado, es que se debe incluir el pago de los excedentes de los generadores distribuidos. Adicionalmente, sobre la próxima discusión de la nueva ley de distribución “pensamos proponer la incorporación para que las empresas distribuidoras, o las organizaciones que las reemplacen en la distribución de energía, deban publicar la información necesaria para que proveedores de generación distribuida puedan analizar la demanda potencial de este tipo de sistemas en las zonas de concesión en las que desee operar y con ello puedan hacer ofertas eficientes y competitivas”, finalizó.

Por Richard Baxter, Presidente de Mustang Prairie, Massachusetts, USA.

La industria de almacenamiento de energía está entrando en su etapa más relevante, una que podría impactar el desarrollo y sobrevivencia de esta industria. El anuncio de proyectos de almacenamiento de energía crece en frecuencia y escala. Los sistemas de almacenamiento de energía, SAE, se posicionan como soluciones en todo el sistema eléctrico, como activos de almacenamiento en diversos puntos en la red, ya sea aislado o como parte de sistemas híbridos de generación-almacenamiento. Cómo evolucionará la industria dependerá fuertemente de definir requerimientos de ingeniería sólidos para satisfacer las expectativas de los proyectos y un retorno para el inversionista. Lo que sí está claro es que una ingeniería confiable, la seguridad y el desempeño son esenciales para el éxito de un proyecto de almacenamiento de energía.     

Un proyecto de almacenamiento de energía debe considerar tres desafíos fundamentales: riesgos tecnológicos, económicos y contractuales. Además, debe mitigar tanto los factores de riesgo percibidos como los reales.  

En el riesgo tecnológico, el éxito de un proyecto de almacenamiento de energía no depende solamente de si la tecnología de almacenamiento de energía funciona o no, sino que también se debe asegurar que todo el sistema y su integración funcionen en las condiciones reales y a lo largo de su vida útil.

En tanto en el riesgo económico, un proyecto de almacenamiento debe tener una base técnica confiable y operar de manera de generar un retorno para el inversionista. La oferta de múltiples servicios al sistema depende de un serio y completo análisis de ingeniería que balancee las limitaciones de la solución de almacenamiento con las posibles aplicaciones, sus requerimientos y costos.

Por su lado, en los riesgos contractuales, un proyecto de almacenamiento debe ser capaz de cumplir con sus obligaciones contractuales. Mientras más exigentes dichas obligaciones, más valioso es el contrato. Cada vez con mayor frecuencia, las empresas eléctricas y otros, están asociando los pagos y multas al desempeño del sistema.

La ingeniería y construcción de proyectos de almacenamiento masivo de energía son tareas complejas que requieren planeamiento y recursos especializados. Por ello, el cumplimiento de las buenas prácticas de ingeniería es crítica en todas las fases del proyecto.

Las garantías son un componente clave para diseñadores e integradores al momento de dimensionar un sistema particular para un desempeño requerido. Normalmente, las garantías se orientan a dos aspectos, los defectos de fabricación y el desempeño del sistema. Este último tiene que ver con los ciclos de carga y descarga y con la eficiencia de ciclo completo, entre otros, y puede traducirse en multas u obligaciones de repuestos, reparaciones y rediseños.

La importancia de las buenas prácticas de ingeniería continúa en la fase de desarrollo con la selección de un “epecista” o EPC que será el encargado de todos los aspectos técnicos del proyecto y asegurar que todos los componentes y subsistemas trabajen adecuadamente al integrarse en un sistema de almacenamiento.  Este debe trabajar cerca del proveedor tecnológico o “vendor” y convertirse en el punto de gestión técnica para todos los desafíos del sistema de almacenamiento. El EPC también cumple una función clave al integrar las diversas garantías en un solo paquete. Para ello, el “epecista” revisa cada una de las garantías y las contrasta con el desempeño esperado para asegurarse que todo funcionará como fue diseñado.

Durante la operación, las buenas prácticas de ingeniería siguen siendo relevantes. La eficiencia del ciclo completo depende de la tecnología, sin embargo, un diseño errado o una mala implementación puede reducir significativamente la eficiencia y afectar la disponibilidad del almacenamiento. Más allá del aumento de costos de operación y mantenimiento, la reducción de la disponibilidad puede afectar el cumplimiento de las obligaciones contractuales y consecuentemente la remuneración de la solución de almacenamiento.

Otra área que requiere especial atención es la seguridad y la confiabilidad de las soluciones de almacenamiento de energía. Incorporar seguridad en el diseño es importante para reducir accidentes y porque hacerlo una vez ocurrido un evento o incidente sólo resulta en el diseño de un sistema débil.  Por ello, es importante incluir diseño orientado a la seguridad en todas las etapas, fabricación, instalación, operación y fin de vida útil.

Otro aspecto de la industria de almacenamiento que amerita atención, y en la que el DOE de los Estados Unidos es activo, es en las soluciones “no Litio” para el almacenamiento de energía. Debido a la posición dominante de las soluciones Litio, muchas aplicaciones están en riesgo de ser definidas en términos de cómo estas últimas pueden resolverlas. Incluso si otras tecnologías pueden solucionar mejor la aplicación, no hay suficiente exposición pública de experiencia comercial para apoyar la toma de decisiones de inversionistas y desarrolladores. Por lo tanto, más proyectos pilotos y más difusión de estas tecnologías es clave para el desarrollo de una industria sana de almacenamiento de energía.   

El desempeño económico de una solución de almacenamiento resulta del balance entre un diseño costo-efectivo y su estrategia de operación para un rol de mercado definido.  La optimización de este balance impulsa el valor del SAE y es crucial tener una sólida comprensión del diseño del sistema, las capacidades de operación y cómo apalancar de la mejor manera posible estas dimensiones del proyecto ante una aplicación y mercado específico.

Estamos viviendo un punto de cambio de los sistemas eléctricos donde el almacenamiento de energía jugará un rol preponderante. En los próximos años  veremos más proyectos y nuevas tecnologías tomando roles en los mercados eléctricos. El éxito de estos proyectos dependerá de aplicar buenas prácticas de ingeniería que permitan que estos proyectos sean financiables, seguros y cumplan con sus promesas de hacer más eficientes, flexibles, sostenibles y seguros los sistemas de energía eléctrica.

Palabras de Eduardo Andrade, Director CIGRE Chile
Tradicionalmente se ha entendido que la energía eléctrica en su camino desde las fuentes de producción hasta el usuario final requiere de tres áreas industriales claramente definidas: la generación, la transmisión y la distribución. Compartimentación que se ha mantenido inalterable por más de un siglo. Sin embargo, a nivel internacional, ese paradigma está siendo derribado con la introducción de los sistemas dispersos mediante la incorporación de generación de pequeña y mediana escala a nivel de los usuarios finales. A lo anterior se sumará en el futuro los sistemas de almacenamiento.
Es así como observamos en el concierto mundial una transición hacia la generación distribuida, que está alterando la concepción clásica de la organización de la industria eléctrica y que tendrá efectos en diversos ámbitos. Al respecto, CIGRÉ Chile decidió escoger tres áreas donde ese impactó tendrá especial relevancia: la generación distribuida, el almacenamiento de energía y la seguridad en los sistemas de información y control necesarios para la operación de las nuevas redes que se conformarán, las cuales serán analizadas en el seminario “Desafíos de las Redes Inteligentes” planificado para el 13 de agosto. Para todas esas áreas se pretende analizar el estado del arte, la situación actual de Chile y hacia dónde se desea llegar en el mediano plazo.
Por ello, en este Boletín hemos incluido columnas de Sergio Barrientos (Surenergía) y Richard Baxter (Mustang Prairie Energy EE. UU) quienes nos acompañarán en esa jornada, así como una entrevista a Carlos Finat (Acera). Estas miradas nos permiten anticipar los desafíos que deberá enfrentar nuestro país y que serán analizados con mayor profundidad durante el seminario.