La red eléctrica es un conjunto de elementos interconectados para suministrar energía eléctrica
desde las centrales de generación a los puntos de consumo. Los
elementos principales de una red eléctrica son los que permiten que
podamos disfrutar de este tipo de energía en nuestros hogares.
Actualmente la red eléctrica está teniendo una especie de revolución con el despliegue de la tecnología “SmartGrid”. El coste de producción de la energía eléctrica es muy variable incluso dependiendo de la hora del día. Por la noche el coste es muy bajo y “sobra” electricidad mientras que, durante el día, el coste es muy superior. Sin embargo el control del consumo suele ser una persona que revisa el medidor eléctrico cada uno o dos meses.
Generación de electricidad
Es un elemento básico en una red eléctrica. Adapta la tensión o el voltaje al más adecuado en cada punto de la red con una perdida mínima de la energía. Los de alta tensión son tan grandes que se instalan normalmente en el exterior. Los de media y baja tensión son más pequeños y se suelen instalar en el interior de edificios o en pequeñas construcciones a veces subterráneas. En algunos casos también se instalan en el exterior.
Red de alta tensión
Red de distribución
Gestión de una red eléctrica
Actualmente la red eléctrica está teniendo una especie de revolución con el despliegue de la tecnología “SmartGrid”. El coste de producción de la energía eléctrica es muy variable incluso dependiendo de la hora del día. Por la noche el coste es muy bajo y “sobra” electricidad mientras que, durante el día, el coste es muy superior. Sin embargo el control del consumo suele ser una persona que revisa el medidor eléctrico cada uno o dos meses.
La tecnología SmartGrid viene a
solucionar este gran desajuste entre el control de la producción de
energía eléctrica y el control del consumo. Gracias al impresionante
desarrollo de las redes de datos ahora es posible tener una conexión de
datos en cada punto de suministro de energía eléctrica. Los equipos de
medida se denominan ahora “SmartMeters” los cuales realizan un
seguimiento del consumo individualizado en tiempo real.
Comprenden las centrales que generan la
energía eléctrica y la suministran a la red de transporte en alta
tensión. Los distintos tipos son los siguientes:
- Renovables: incluye la energía hidroeléctrica, eólica y solar. Son las más flexibles para adaptarse a las necesidades de producción, son inagotables y baratas. El único inconveniente es que dependen de la climatología.
- Térmicas: utilizan como combustible carbón (el más contaminante), diésel o gas (el menos contaminante). Son bastante flexibles para adaptarse a las necesidades de producción. Los inconvenientes son la contaminación y un precio del combustible bastante cambiante.
- Nuclear: No es nada flexible y necesita de varios días para aumentar o reducir su producción. Por lo tanto se adapta mal a las variaciones en el consumo. No es contaminante y es bastante segura aunque los pocos accidentes que han ocurrido han sido muy graves.
Es un elemento básico en una red eléctrica. Adapta la tensión o el voltaje al más adecuado en cada punto de la red con una perdida mínima de la energía. Los de alta tensión son tan grandes que se instalan normalmente en el exterior. Los de media y baja tensión son más pequeños y se suelen instalar en el interior de edificios o en pequeñas construcciones a veces subterráneas. En algunos casos también se instalan en el exterior.
Es la mejora manera de transportar la
energía eléctrica. La tensión o voltaje es de cientos de miles de
voltios. Aumentando el voltaje se reduce la corriente en la misma
proporción y las perdidas en los cables son proporcionales solo a la
corriente eléctrica. Diez veces más de voltaje son diez veces menos de
corriente y diez veces menos de perdidas.
La red de alta tensión es una malla con
varios caminos para llegar de un punto a otro. Es posible interrumpir un
camino por un fallo o por mantenimiento sin interrumpir el suministro.
Entre un punto y otro hay varios caminos posibles.
La tendencia actual es unir las redes de
alta tensión de varios países contiguos por lo que la energía eléctrica
se puede utilizar a miles de kilómetros de donde se produce. El
objetivo de esta unión es siempre utilizar la energía de las centrales
que la producen más barato.
La red de alta tensión transporta de una
manera eficiente la energía eléctrica pero es claramente peligrosa para
ser manejada por los usuarios y para los edificios cercanos a los
cables que la transportan. Por lo tanto, en las afueras de las
poblaciones, se instalan centrales de transformación que reducen el
voltaje a 10.000 voltios. A esto se denomina media tensión y permite su
distribución de una manera segura incluso con cables subterráneos.
Algunas industrias se conectan directamente a esta red de distribución
permitiendo el uso de maquinaria eléctrica pesada.
Para la inmensa mayoría de los usuarios
es necesario una segunda transformación a 220 o 120 voltios dependiendo
del país. A esto se le denomina baja tensión y es la tensión de
suministra habitual para la inmensa mayoría de los usuarios. Para
reducir las perdidas los transformadores de media a baja tensión suelen
estar muy cerca de los usuarios finales. Normalmente se realiza una
pequeña construcción preferiblemente subterránea donde se instalan estos
transformadores. En algunos casos no es posible esta construcción y se
instalan en lo alto de una torre.
Aunque el flujo de energía eléctrica se
mide en muchos puntos de la red el punto de medida más importante es el
que está en el domicilio del usuario final. Este punto de medida es el
que se utiliza para la facturación y la compañía distribuidora es la
encargada de su gestión y mantenimiento. Además realiza la agregación de
todas las medidas para obtener el consumo total. Este consumo total
debe ser similar al consumo recibido de la red de alta tensión. Si esto
no es así indica la existencia de problemas (fugas, fraude, equipos de
medida estropeados, etc.). Este punto de medida está evolucionando a la
tecnología SmartMeter.
Gestión de una red eléctrica
Un dato clave en una red eléctrica es
que la energía no se puede almacenar. Se debe producir la misma energía
que se consume, ni más ni menos. Como el consumo no se puede controlar
no queda más remedio que controlar la producción que se debe ajustar
perfectamente al consumo en tiempo real.
La frecuencia en una red eléctrica suele
ser 50Hz o 60Hz dependiendo del país. La decisión entre 50Hz y 60 Hz se
ha tomado por razones históricas y normalmente se ha tenido en cuenta
los países del entorno. Una frecuencia diferente impide el intercambio
de energía eléctrica entre dos países.
El gestor de la red controla la
frecuencia de la red y la compara con una frecuencia patrón que, en
muchos países, se obtiene de un reloj atómico. Si la frecuencia se
acelera esto indica que hay demasiada producción por lo que es necesario
“apagar” alguna central (o una parte de ella). Si la frecuencia se
reduce esto indica que hay poca producción y es necesario “encender”
alguna central (o una parte de ella). Normalmente estos encendidos y
apagados están planificados ya que el patrón de consumo suele ser
similar al de día anterior. Aun así el gestor de la red debe estar
preparado para aumentos o disminuciones de consumo inesperados.
Los criterios del gestor suelen ser los siguiente:- Las centrales nucleares nunca paran y su producción se adapta a las variaciones de consumo a largo plazo.
- Las centrales solares y eólicas solo paran en casos extremos ya que son las más baratas.
- La centrales térmicas son las más caras y contaminantes por lo que es mejor utilizarlas lo menos posible. Aun así tardan varias horas en arrancar o parar por lo que no valen para cambios imprevistos.
- Las centrales hidroeléctricas son las más flexibles y arrancan o paran sus turbinas en menos de una hora. En algunos casos son reversibles gastando la energía sobrante enviando el agua en sentido contrario.
- Como último recurso, cuando todo falla,
se puede cortar la distribución a determinados usuarios industriales o a
determinadas zonas
SmartMeter
Son la base para la tecnología SmartGrid. Controlan y registran el consumo eléctrico y esa información es accesible en tiempo real tanto por la compañía distribuidora como por el propio usuario. Ambos pueden consultar en cualquier momento el consumo tanto instantáneo como histórico. También contempla la instalación por el usuario de fuentes de energía renovables como placas solares midiendo si el usuario está gastando o produciendo energía además de la calidad de la energía producida. Este dato es muy importante ya que, si el usuario está produciendo electricidad con equipos de mala calidad, puede producir problemas a los otros usuarios
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