La red eléctrica que alimenta a América del Norte no es una red única, sino que está dividida en múltiples redes sincrónicas 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 suministra energía a una frecuencia nominal de 60 Hz . [2]
Las regiones no suelen estar conectadas o 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 concluyó que aumentar estas interconexiones permitiría ahorrar costes energéticos. [2]
En los Estados Unidos, en la década de 1920, las empresas de servicios públicos formaron operaciones conjuntas para compartir la cobertura de carga máxima y la energía de respaldo. En 1934, con la aprobación de la Public Utility Holding Company Act , las empresas de servicios eléctricos fueron reconocidas como bienes públicos de importancia y se les otorgaron restricciones específicas y supervisión regulatoria de sus operaciones.
A partir de 1967, las interconexiones Este y Oeste se conectaron directamente entre sí. Las conexiones de CA no tenían una gran capacidad y estaban sujetas a oscilaciones, por lo que su conexión resultó poco confiable. En 1975, las conexiones de CA se desconectaron, porque se descubrió que las conexiones de CC funcionaban de manera más confiable. [1]
La Ley de Política Energética de 1992 requirió que los propietarios de líneas de transmisión permitieran a las compañías de generación eléctrica el 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 eran manejadas por una sola empresa. Ahora, las tres etapas podrían dividirse entre varias empresas en un esfuerzo por proporcionar 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 promover tecnologías innovadoras que evitaran las emisiones de gases de efecto invernadero .
En América del Norte existen dos redes síncronas de área amplia importantes: la Interconexión Oriental y la Interconexión Occidental . Existen tres redes eléctricas menores en América del Norte: la Interconexión de Alaska , la Interconexión de Texas y la Interconexión de Quebec . Las interconexiones Oriental, Occidental y de Texas están conectadas entre sí en varios puntos con interconexiones de CC que permiten la transmisión de 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 TSO están obligados a proporcionar acceso no discriminatorio a la transmisión a los generadores de electricidad y a los clientes. Los TSO pueden ser de dos tipos: Operadores de Sistema Independientes (ISO) y Organizaciones de Transmisión Regionales (RTO). Los ISO operan dentro de un solo estado. Las RTO cubren áreas más amplias, cruzando las fronteras estatales. [ cita requerida ]
En 2009 había cuatro RTO en los EE. UU.: [ cita requerida ]
Hay tres ISO:
Los RTO son similares, pero no idénticos, a los nueve Consejos Regionales de Confiabilidad asociados a 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 en gran escala en los EE. UU., Canadá y la parte norte 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 de energía en los EE. UU., incluidos los siete para los que se han establecido RTO, así como:
Las ISO y las RTO se crearon en la década de 1990, cuando los estados y las regiones establecieron la competencia mayorista para la electricidad.
La North American Electric Reliability Corporation (NERC) es una corporación sin fines de lucro con sede en Atlanta, Georgia , y formada el 28 de marzo de 2006, como sucesora del National Electric Reliability Council (también conocido como NERC), que se formó a raíz del primer apagón a gran escala en noviembre de 1965. La NERC original fue formada el 1 de junio de 1968 por la industria de servicios públicos eléctricos para promover la confiabilidad y la adecuación de la transmisión de energía a gran escala en los sistemas de servicios públicos eléctricos de América del Norte . La misión de la NERC es "garantizar la confiabilidad del sistema de energía a gran escala 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 del NERC incluyen trabajar con todas las partes interesadas para desarrollar estándares para la operación del sistema eléctrico, monitorear y hacer cumplir dichos estándares, evaluar la suficiencia de los recursos y brindar recursos educativos y de capacitación como parte de un programa de acreditación para garantizar que los operadores del sistema eléctrico sigan estando calificados y sean competentes. El NERC también investiga y analiza las causas de las perturbaciones significativas del sistema eléctrico para ayudar a prevenir eventos futuros.
La Interconexión Oriental 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 interconectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y funcionan a una frecuencia sincronizada que opera a una media de 60 Hz. La Interconexión Oriental se extiende desde Saskatchewan hacia el este hasta la costa atlántica, excluyendo Quebec , hacia el sur hasta Florida , y de vuelta al oeste hasta el pie de las Montañas Rocosas , excluyendo la mayor parte de Texas . La parte de EE.UU. tiene 700 GW de capacidad de generación. [2]
Las interconexiones pueden estar conectadas entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( conexiones de CC ) o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía al mismo tiempo que aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La Interconexión Oriental está conectada a la Interconexión Occidental con siete conexiones de CC (aproximadamente 200 MW cada una) en los EE. UU. [8] [9] y una en Canadá, a la Interconexión de Texas con dos conexiones de CC y a la Interconexión de Quebec con cuatro conexiones de CC y un VFT.
En 2009, se planeó la Superestación Tres Amigas para conectar las interconexiones Este, Oeste y Texas a través de tres enlaces superconductores de 5 GW . [10] A fecha de 2021 [actualizar]no ha comenzado su construcción.
La Interconexión Occidental es la otra gran red eléctrica de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Todas las empresas eléctricas de la Interconexión Occidental están interconectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y funcionan 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 , y se extiende hacia el este por las Montañas Rocosas hasta las Grandes Llanuras . La parte estadounidense tiene una capacidad de generación de 250 GW. [2]
Las interconexiones pueden estar conectadas entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( conexión 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 un flujo controlado de energía mientras que también aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. Hay siete conexiones de CC (aproximadamente 200 MW cada una) a la Interconexión Oriental en los EE. UU. [8] [9] y una en Canadá. Hay propuestas para agregar cuatro conexiones de CC de alta tensión adicionales. [11] No está conectada a la Interconexión de Alaska.
La Interconexión de Texas es una de las tres redes eléctricas de corriente alterna (CA) menores de América del Norte.
Todas las empresas de servicios eléctricos de la Interconexión de Texas están conectadas eléctricamente entre sí durante las condiciones normales del sistema y funcionan a una frecuencia sincronizada que opera a un promedio de 60 Hz. La Interconexión de Texas cubre la mayor parte del estado de Texas .
Las interconexiones se pueden conectar entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( conexiones de CC ) o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía al mismo tiempo que aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La interconexión de Texas está conectada a la interconexión oriental con dos conexiones de CC, y tiene una conexión de CC y un VFT a sistemas que no son NERC en México . Hay un interruptor de conexión de CA 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 pequeñas redes eléctricas de corriente alterna (CA) de América del Norte.
La interconexión de Quebec cubre toda la provincia de Quebec y opera a una frecuencia promedio de sistema de 60 Hz. Conecta 18 sistemas en los EE. UU. y Canadá a una empresa de servicios públicos de electricidad: Hydro-Québec . Funciona como una red de CA independiente por razones físicas. [12]
La Interconexión de Quebec está conectada a la Interconexión Oriental con cuatro líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( líneas 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 pequeñas redes eléctricas de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Se compone de dos redes aisladas entre sí y del resto de redes de América del Norte, por lo que en realidad no existe, físicamente, una Interconexión de Alaska.
Según el Centro de Tecnología de Energía Limpia de Carolina del Norte, treinta y siete estados más el Distrito de Columbia tomaron alguna medida para modernizar las redes eléctricas en el primer trimestre de 2017. Los estados lo hicieron para hacer que los sistemas eléctricos fueran "más resistentes e interactivos". Las medidas más comunes que tomaron los estados fueron "la implementación de una infraestructura de medición avanzada" (19 estados lo hicieron), la implementación de una red inteligente y "tarifas variables en el tiempo para los clientes residenciales". [13]
En el ámbito legislativo, 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 para el almacenamiento de energía . En California, el Senado estatal presentó un proyecto de ley que "crearía un nuevo programa de reembolsos para el almacenamiento de energía". [13]
En agosto de 2018, Advanced Energy Economy (AEE) y Citizens for Responsible Energy Solutions Forum (CRES Forum) publicaron un documento de políticas que ofrecía cinco recomendaciones sobre formas de modernizar la red eléctrica estadounidense. Estas recomendaciones son: agilizar el proceso de permisos federales para proyectos de energía avanzada; alentar a los planificadores de la red 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 que los grandes clientes elijan 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 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 la flota requerirá actualizaciones específicas de la ubicación en la red eléctrica de EE. UU. [16] [17]
Conexiones de CC de alta tensión en: Miles City, MT; Rapid City, SD; Stegall, NE; Sidney, NE; Lamar, CO; Clovis, NM; Artesia, NM
Hoy en día, en NERC, hay cuatro áreas interconectadas principales: la Interconexión Oriental, la Interconexión Occidental, la Interconexión de Texas y la Interconexión de Québec.
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