La red eléctrica que alimenta a América del Norte no es una red única, sino que está dividida en múltiples redes síncronas de área amplia . [1] La Interconexión Oriental y la Interconexión Occidental son las más grandes. Otras tres regiones incluyen la Interconexión de Texas , la Interconexión de Quebec y la Interconexión de Alaska . Cada región entrega energía a una frecuencia nominal de 60 Hz . [2]
Las regiones no suelen estar conectadas ni sincronizadas directamente entre sí, pero existen algunos interconectores HVDC . Las redes oriental y occidental están conectadas a través de siete enlaces que permiten que fluyan entre ellas 1,32 GW. Un estudio del Laboratorio Nacional de Energías Renovables encontró que aumentar estas interconexiones ahorraría costos de energía. [2]
En los Estados Unidos, en la década de 1920, las empresas de servicios públicos formaron operaciones conjuntas para compartir la cobertura de carga pico y la energía de respaldo. En 1934, con la aprobación de la Ley de Sociedades Holding de Servicios Públicos , las empresas de servicios eléctricos fueron reconocidas como bienes públicos de importancia y se les impusieron restricciones definidas y supervisión regulatoria de sus operaciones.
A partir de 1967, las interconexiones Este y Oeste estuvieron conectadas directamente entre sí. Las conexiones AC no tenían gran capacidad y estaban sujetas a oscilaciones, por lo que su conexión resultó poco fiable. En 1975 se desconectaron las conexiones AC porque se descubrió que las conexiones DC funcionaban de manera más confiable. [1]
La Ley de Política Energética de 1992 exigió a los propietarios de líneas de transmisión que permitieran a las empresas de generación eléctrica acceso abierto a su red [3] [4] y condujo a una reestructuración de cómo operaba la industria eléctrica en un esfuerzo por crear competencia en la generación de energía. Las empresas eléctricas ya no se construyeron como monopolios verticales, donde la generación, transmisión y distribución estaban a cargo de una sola empresa. Ahora, las tres etapas podrían dividirse entre varias empresas en un esfuerzo por brindar un acceso justo a la transmisión de alto voltaje. [5] : 21 La Ley de Política Energética de 2005 permitió incentivos y garantías de préstamos para la producción de energía alternativa y para avanzar en tecnologías innovadoras que evitaran las emisiones de gases de efecto invernadero .
Hay dos redes síncronas de área amplia importantes en América del Norte: la Interconexión Oriental y la Interconexión Occidental . Hay tres redes eléctricas menores en América del Norte: la Interconexión de Alaska , la Interconexión de Texas y la Interconexión de Quebec . Las interconexiones del Este, Oeste y Texas están unidas en varios puntos con interconexiones de CC que permiten transmitir energía eléctrica a lo largo de los Estados Unidos continentales, Canadá y partes de México.
Las redes de transmisión son operadas por operadores de sistemas de transmisión (TSO), empresas sin fines de lucro que generalmente son propiedad de las empresas de servicios públicos en sus respectivas áreas de servicio, donde coordinan, controlan y monitorean el funcionamiento del sistema de energía eléctrica. Los GRT están obligados a proporcionar acceso de transmisión no discriminatorio a los generadores y clientes de electricidad. Los TSO pueden ser de dos tipos: operadores de sistemas independientes (ISO) y organizaciones regionales de transmisión (RTO). Las ISO operan dentro de un solo estado. Los RTO cubren áreas más amplias y cruzan fronteras estatales. [ cita necesaria ]
En 2009 había cuatro RTO en EE. UU.: [ cita necesaria ]
Hay tres ISO:
Los RTO son similares, pero no idénticos, a los nueve Consejos Regionales de Confiabilidad asociados en la Corporación de Confiabilidad Eléctrica de América del Norte (NERC), una entidad sin fines de lucro que se encarga de mejorar la confiabilidad y seguridad del sistema eléctrico masivo en los EE. UU., Canadá y el norte. parte de Baja California en México. Los miembros de los Consejos Regionales de Confiabilidad incluyen empresas de servicios públicos privadas, públicas y cooperativas, comercializadores de energía y clientes finales.
Los Consejos Regionales de Confiabilidad son:
La FERC distingue entre 10 mercados energéticos en EE. UU., incluidos los siete para los cuales se han establecido RTO, así como:
Las ISO y las RTO se establecieron en la década de 1990, cuando los estados y regiones establecieron una competencia mayorista por la electricidad.
La North American Electric Reliability Corporation (NERC) es una corporación sin fines de lucro con sede en Atlanta, Georgia , y se formó el 28 de marzo de 2006, como sucesora del National Electric Reliability Council (también conocido como NERC), que se formó a raíz de la Primer apagón a gran escala en noviembre de 1965 . El NERC original fue formado el 1 de junio de 1968 por la industria de servicios eléctricos para promover la confiabilidad y adecuación de la transmisión de energía a granel en los sistemas de servicios eléctricos de América del Norte . La misión de NERC es "garantizar la confiabilidad del sistema de energía a granel de América del Norte". [7]
NERC supervisa ocho entidades regionales de confiabilidad y abarca todos los sistemas eléctricos interconectados de los Estados Unidos contiguos , Canadá y una parte de Baja California en México .
Las principales responsabilidades de NERC incluyen trabajar con todas las partes interesadas para desarrollar estándares para la operación del sistema de energía, monitorear y hacer cumplir esos estándares, evaluar la adecuación de los recursos y proporcionar recursos educativos y de capacitación como parte de un programa de acreditación para garantizar que los operadores del sistema de energía sigan siendo calificados y competentes. NERC también investiga y analiza las causas de perturbaciones importantes en el sistema eléctrico para ayudar a prevenir eventos futuros.
La Interconexión del Este es una de las dos principales redes eléctricas de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Todas las empresas eléctricas de la Interconexión Oriental están conectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada a un promedio de 60 Hz. La Interconexión del Este se extiende desde Saskatchewan hacia el este hasta la costa atlántica, excluyendo Quebec , al sur hasta Florida , y de regreso al oeste hasta el pie de las Montañas Rocosas , excluyendo la mayor parte de Texas . La parte estadounidense tiene una capacidad de generación de 700 GW. [2]
Las interconexiones se pueden vincular entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( uniones de CC ), o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía y al mismo tiempo aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La Interconexión del Este está vinculada a la Interconexión del Oeste con siete vínculos de CC (aproximadamente 200 MW cada uno) en los EE. UU. [8] [9] y uno en Canadá, a la Interconexión de Texas con dos vínculos de CC y a la Interconexión de Quebec con cuatro Lazos DC y un VFT.
En 2009, se planeó la SuperEstación Tres Amigas para conectar las interconexiones del Este, Oeste y Texas a través de tres enlaces superconductores de 5 GW . [10] A 2021 [actualizar]no ha iniciado la construcción.
Western Interconnection es la otra red eléctrica de corriente alterna (CA) importante de América del Norte.
Todas las empresas eléctricas de la Interconexión Occidental están conectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada de 60 Hz. La Interconexión Occidental se extiende desde el oeste de Canadá hacia el sur hasta Baja California en México , extendiéndose hacia el este sobre las Montañas Rocosas hasta las Grandes Llanuras . La parte estadounidense tiene una capacidad de generación de 250 GW. [2]
Las interconexiones se pueden unir entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( uniones de CC ), así como también contener conexiones de CC internas, como la interconexión de CC del Pacífico norte-sur , o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten una flujo controlado de energía y al mismo tiempo aísla funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. Hay siete enlaces de CC (aproximadamente 200 MW cada uno) con la Interconexión del Este en los EE. UU. [8] [9] y uno en Canadá. Hay propuestas para agregar cuatro conexiones HVDC adicionales. [11] No está vinculado a la Interconexión de Alaska.
La Interconexión de Texas es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Todas las empresas de servicios eléctricos en la Interconexión de Texas están conectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada a un promedio de 60 Hz. La Interconexión de Texas cubre la mayor parte del estado de Texas .
Las interconexiones se pueden vincular entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( uniones de CC ), o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía y al mismo tiempo aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La Interconexión de Texas está vinculada a la Interconexión del Este con dos vínculos de CC y tiene un vínculo de CC y un VFT a sistemas que no son NERC en México . Hay un interruptor de conexión de aire acondicionado en Dayton, Texas , que se ha utilizado solo una vez en su historia, después del huracán Ike .
La Interconexión de Quebec es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) de América del Norte.
La Interconexión de Quebec cubre toda la Provincia de Quebec y opera a una frecuencia promedio del sistema de 60 Hz. Conecta 18 sistemas en EE. UU. y Canadá a una empresa de servicios eléctricos: Hydro-Québec . Por razones físicas, funciona como una red de CA independiente. [12]
La Interconexión de Quebec está vinculada a la Interconexión del Este con cuatro líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( lazos de CC ) y con una línea de transformadores de frecuencia variable (VFT), que aíslan las frecuencias de CA no sincronizadas de cada lado.
La Interconexión de Alaska es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Está compuesto por dos redes aisladas entre sí y del resto de redes norteamericanas, por lo que en realidad no existe físicamente una Interconexión de Alaska.
Treinta y siete estados más el Distrito de Columbia tomaron algunas medidas para modernizar las redes eléctricas en el primer trimestre de 2017, según el Centro de Tecnología de Energía Limpia de Carolina del Norte. Los estados lo hicieron para hacer que los sistemas eléctricos sean "más resilientes e interactivos". Las acciones más comunes que tomaron los estados fueron el "despliegue de infraestructura de medición avanzada" (19 estados hicieron esto), el despliegue de redes inteligentes y "tarifas variables en el tiempo para clientes residenciales". [13]
Legislativamente, en el primer trimestre del año se presentaron 82 proyectos de ley relevantes en diferentes partes de Estados Unidos. Al cierre del trimestre la mayoría de los proyectos de ley seguían pendientes. Por ejemplo, los legisladores de Hawái presentaron un proyecto de ley que crearía un crédito fiscal por almacenamiento de energía . En California, el Senado estatal tenía un proyecto de ley que "crearía un nuevo programa de reembolso por almacenamiento de energía". [13]
En agosto de 2018, la Economía Energética Avanzada (AEE) y el Foro de Ciudadanos por Soluciones Energéticas Responsables (Foro CRES) publicaron un documento de política que ofrecía cinco recomendaciones sobre formas de modernizar la red eléctrica de EE. UU. Estas recomendaciones tienen como objetivo agilizar el proceso de permisos federales para proyectos energéticos avanzados; alentar a los planificadores de redes a considerar alternativas a la inversión en transmisión; permitir que el almacenamiento de energía y la eficiencia energética compitan con la generación de energía adicional; permitir a los grandes clientes elegir sus propias fuentes de electricidad; y permitir que las empresas de servicios públicos y los consumidores se beneficien del software de computación en la nube. [14]
En 2019, NREL calculó que la nueva transmisión entre las redes podría beneficiar a los consumidores en un factor de 2,5 en relación con la inversión en transmisión. [15] [2]
Un estudio de 2022 realizado por National Grid plc y Hitachi Energy indica que la instalación de infraestructura de carga para la electrificación de flotas requerirá actualizaciones de la red eléctrica de EE. UU. en ubicaciones específicas. [16] [17]
Enlaces de HVDC en: Miles City, MT; Rapid City, Dakota del Sur; Stegall, NE; Sidney, NE; Lamar, Colorado; Clovis, Nuevo México; Artesia, Nuevo México
Hoy en día, en NERC existen cuatro grandes áreas interconectadas: la Interconexión Oriental, la Interconexión Occidental, la Interconexión de Texas y la Interconexión de Quebec.
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