29/07/2021 - Investigadores de la UPM analizan el impacto de las nuevas tecnologías sobre la calidad de suministro eléctrico de las redes de distribución

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Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y de la Universidad de Manchester han analizado hasta qué punto las nuevas tecnologías que se conectan a la red eléctrica tienen un impacto en ella y en la calidad del servicio.

La electricidad que llega a nuestras casas lo hace a través de un intrincado recorrido que va desde los lugares de generación, pasando por la red de transporte para por último viajar a través de la red de distribución. Esta red, el último escalón en la transmisión de electricidad antes del consumidor final, está sufriendo muchos cambios en los últimos años debido, entre otros, a la recarga de vehículos eléctricos, generación fotovoltaica distribuida, o la presencia cada vez mayor de dispositivos electrónicos…Todos estos cambios pueden dar lugar a que la electricidad que llega a nuestras casas no tenga los estándares de calidad requeridos en sus parámetros básicos.

Tasas de distorsión armónica

Entre los principales problemas que pueden surgir con el suministro de energía eléctrica destaca la existencia de armónicos. “Uno de parámetros básicos que le exigimos a la electricidad que consumimos es que su forma de onda sea senoidal. Cuando no lo es decimos que tiene armónicos. Los armónicos son perjudiciales para el consumidor, porque provocan envejecimiento de sus aparatos, pero también para la red de distribución, porque reducen su eficiencia”, explica Pablo Rodríguez Pajarón de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UPM y uno de los autores de este trabajo. “Otro parámetro importante son los desequilibrios, relacionados con la forma más óptima de transmitir electricidad en los cables de la red de transporte y de distribución, que son trifásicos”, añade.

Con el objetivo de determinar si estos parámetros se veían alterados por las nuevas demandas, los investigadores analizaron el impacto que podían tener en ellos los vehículos eléctricos,  la generación fotovoltaica y las cargas con gran cantidad de electrónica. El estudio se realizó por medio de un análisis probabilístico de distintos escenarios, conectando estas tecnologías a la red de distribución.

Como resultado de su trabajo, los investigadores constataron que el aumento del número de vehículos eléctricos que se cargan en la red de distribución agrava el problema de desequilibrios, pero reduce la presencia de armónicos y que estas distorsiones son menores cuanto más cerca de la subestación de la red eléctrica se carguen los vehículos. Además, cuando los vehículos se cargan de forma simultánea, sin un programa que reparta la recarga a lo largo de las horas de la noche, el problema de los desequilibrios se agrava más.

Cargas de vehículos, mejor más cerca de la subestación eléctrica

“Lo mejor para mantener buenos parámetros de calidad de servicio es que los vehículos se carguen dispersos a lo largo de toda la red o en agrupados aparcamientos cercanos a la subestación eléctrica. La situación más perjudicial es que se carguen en aparcamientos alejados de la subestación”, explica Araceli Hernández, otra de las investigadoras de la ETSI Industriales que participa en el trabajo.

Por otra parte, el aumento de cargas con gran cantidad de electrónica (como fuentes de alimentación, variadores de velocidad o iluminación LED) dará lugar a un aumento en los armónicos en la red, que pueden exceder con mucho los límites normativos actuales, algo que debe ser tenido en cuenta de cara a organizar los suministros en el futuro. También será necesario considerar el impacto de la generación fotovoltaica en la red residencial. Esta última  “tiene un pequeño efecto en la presencia de armónicos, pero sí puede contribuir a reducir los desequilibrios en la red”, explican los investigadores.

El trabajo que se publicado en el número de julio de la revista International Journal of Electrical Power and Energy Systems tiene dos aplicaciones prácticas.  

Por una parte, con los resultados obtenidos, se pueden prever problemas en las redes futuras, de forma que se pueda anticipar su solución o mitigación. “Un estudio de estas características puede ayudar a los operadores de las redes de distribución a acometer los trabajos necesarios para mejorarlas, o a conocer cuáles son los límites de conexión de las nuevas tecnologías. También puede servir de base para revisar los límites normativos de los parámetros de calidad de servicio, que deben asegurar un correcto funcionamiento de la red y a la vez ser realistas y permitir la acomodación de nuevas tecnologías como las estudiadas”, explica Rodríguez Pajarón.

La metodología que se ha seguido también es útil para analizar los efectos colaterales que tiene la conexión a la red de distribución de tecnologías necesarias para cumplir con los objetivos climáticos, de eficiencia y de reducción de emisión de gases de efecto invernadero. “Estas tecnologías son ya una realidad y su conexión a red se hará más y más común en los próximos años. Los grandes beneficios que acarrea el uso de estas tecnologías son indiscutibles, pero es necesario analizar qué impactos y efectos tienen para poder conseguir que su utilización sea sostenible y técnicamente viable”, concluye Hernández.

Estos trabajos son parte de un proyecto de plan nacional concedido por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (RTI2018-097424-B-I00).

Ref

Rodríguez Pajarón, Pablo; Hernández, Araceli y Milanovic, Jovica V. (2021). Probabilistic assessment of the impact of electric vehicles and nonlinear loads on power quality in residential networks. "International Journal of Electrical Power & Energy Systems", v. 129 ; pp. 1-11. ISSN 0142-0615.https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.106807

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