Una superred o superred es una red de transmisión de área amplia , generalmente transcontinental o multinacional, que tiene como objetivo hacer posible el comercio de grandes volúmenes de electricidad a través de grandes distancias. A veces también se la denomina "mega red". Por lo general, se propone que las súper redes utilicen corriente continua de alto voltaje (HVDC) para transmitir electricidad a largas distancias. La última generación de líneas eléctricas HVDC puede transmitir energía con pérdidas de sólo el 1,6% cada 1.000 km. [1]
Las superredes podrían apoyar una transición energética global al suavizar las fluctuaciones locales de la energía eólica y solar . En este contexto se consideran como una tecnología clave para mitigar el calentamiento global .
La idea de crear líneas de transmisión de larga distancia para aprovechar fuentes renovables ubicadas a distancia no es nueva. En los Estados Unidos, en la década de 1950, se hizo una propuesta para enviar energía hidroeléctrica desde las represas que se estaban construyendo en el noroeste del Pacífico a los consumidores del sur de California , pero la propuesta fue rechazada y descartada. En 1961, el presidente estadounidense John F. Kennedy autorizó un gran proyecto de obras públicas utilizando nueva tecnología de corriente continua de alto voltaje procedente de Suecia . El proyecto se llevó a cabo como una estrecha colaboración entre General Electric de EE. UU. y ASEA de Suecia , y el sistema se puso en servicio en 1970. Con varias mejoras de las estaciones convertidoras en las décadas intermedias, el sistema ahora tiene una capacidad de 3.100 MW y está conocido como Pacific DC Intertie .
El concepto de "superred" se remonta a la década de 1960 y se utilizó para describir la unificación emergente de la red de Gran Bretaña. [2] En el código que rige la Red Británica, el Código de Red, [3] la Superred se define actualmente (y así ha sido desde que se redactó este código, en 1990) como referencia a aquellas partes del sistema de transmisión de electricidad británico que están conectados a tensiones superiores a 200 kV (200.000 voltios). Por lo tanto, los planificadores y el personal operativo del sistema eléctrico británico hablan invariablemente de la Superred en este contexto; en la práctica, la definición utilizada abarca todos los equipos propiedad de la empresa National Grid en Inglaterra y Gales, y ningún otro equipo.
Lo que ha cambiado durante los últimos 40 años es la escala de energía y las distancias que se imaginan posibles en una superred. Europa comenzó a unificar sus redes en la década de 1950 y su red unificada más grande es la red síncrona de Europa continental que presta servicio a 24 países. Se está trabajando seriamente en la unificación de esta red europea síncrona (anteriormente conocida como red UCTE) con la red de transmisión síncrona vecina de algunos países de la CEI, la red IPS/UPS . Si se completa, la enorme red resultante abarcaría 13 zonas horarias que se extenderían desde el Atlántico hasta el Pacífico. [4]
Si bien estas redes cubren grandes distancias, la capacidad para transmitir grandes volúmenes de electricidad sigue siendo limitada debido a problemas de congestión y control. La SuperSmart Grid (Europa) y la Unified Smart Grid (EE.UU.) especifican importantes mejoras tecnológicas que, según sus defensores, son necesarias para asegurar el funcionamiento práctico y los beneficios prometidos de dichas megaredes transcontinentales.
En el uso actual, "súper red" tiene dos sentidos: uno, el de ser una capa de superestructura superpuesta o superpuesta a la red o redes de transmisión regional existentes, y el segundo, el de tener un conjunto de capacidades superiores que exceden incluso las de las redes más avanzadas.
En el sentido de "superposición" o "superestructura", una superred es el equivalente a muy larga distancia de una red síncrona de área amplia capaz de transmitir electricidad renovable a gran escala. En algunas concepciones, una red de transmisión de líneas de transmisión HVDC forma una capa que está claramente separada de la misma manera que un sistema de supercarreteras lo está del sistema de calles de la ciudad y carreteras regionales. En concepciones más convencionales, como la unificación propuesta de la red europea síncrona UCTE y el sistema IPS/UPS de la CEI , una megared de este tipo no se diferencia de los típicos sistemas de transmisión síncrono de área amplia donde la electricidad toma una ruta de tránsito ad hoc directamente a través de redes locales. líneas de transmisión de servicios públicos o líneas HVDC según sea necesario. [5] Los estudios para sistemas de tamaño continental informan que existen problemas de escala como resultado de la complejidad de la red, la congestión de la transmisión y la necesidad de sistemas rápidos de diagnóstico, coordinación y control. Dichos estudios observan que la capacidad de transmisión tendría que ser significativamente mayor que los sistemas de transmisión actuales para promover el comercio de energía sin obstáculos a través de distancias sin límites estatales, regionales o nacionales, o incluso continentales. [6] Como cuestión práctica, se ha vuelto necesario incorporar funciones de redes inteligentes , como redes de sensores de área amplia (WAMS), incluso en redes regionales de tamaño modesto para evitar cortes de energía importantes , como el apagón del noreste de 2003 . Las interacciones dinámicas entre grupos de generación de energía son cada vez más complejas, y las perturbaciones transitorias que se producen en cascada entre los servicios públicos vecinos pueden ser repentinas, grandes y violentas, acompañadas de cambios abruptos en la topología de la red cuando los operadores intentan estabilizarla manualmente. [7]
En el segundo sentido de una red avanzada, la súper red es superior no sólo porque es una mega red de área amplia, sino también porque está altamente coordinada desde un nivel macro que abarca naciones y continentes, hasta el nivel micro. programar cargas de baja prioridad como calentadores de agua y refrigeración. En la propuesta europea SuperSmart Grid y el concepto Unified Smart Grid de EE. UU., dichas superredes tienen características de inteligencia en la capa de transmisión de área amplia que integran las redes inteligentes locales en una única superred de área amplia. Esto es similar a cómo Internet unió múltiples redes pequeñas en una única red ubicua.
La transmisión de área amplia puede verse como una extensión horizontal de la red inteligente. En un cambio de paradigma, la distinción entre transmisión y distribución se desdibuja con la integración a medida que el flujo de energía se vuelve bidireccional. Por ejemplo, las redes de distribución en zonas rurales podrían generar más energía de la que utilizan, convirtiendo la red inteligente local en una planta de energía virtual , o la flota de un millón de vehículos eléctricos de una ciudad podría usarse para reducir los picos en el suministro de transmisión integrándolos al sistema. Red inteligente que utiliza tecnología de vehículo a red .
Una ventaja de un sistema tan geográficamente disperso y dinámicamente equilibrado es que la necesidad de generación de carga base se reduce significativamente, ya que se puede suavizar la intermitencia de algunas fuentes como las oceánicas , solares y eólicas . [10] Una serie de estudios de modelización detallados realizados por el Dr. Gregor Czisch, que analizaron la adopción en toda Europa de energías renovables y la interconexión de redes eléctricas utilizando cables HVDC , indican que todo el uso de energía en Europa podría provenir de energías renovables, con un 70% de energía total. de la energía eólica al mismo nivel de coste o inferior al actual. [11] [12] [13]
Para algunos críticos, una capa de transmisión de área tan amplia no es nueva; Señalan que la tecnología tiene poca diferencia con la utilizada para las redes de transmisión de energía regionales y nacionales. Sus defensores responden que más allá de las características cualitativas de las redes inteligentes que permiten la coordinación y el equilibrio instantáneos de fuentes de energía intermitentes a través de fronteras internacionales, la exhaustividad cuantitativa tiene una cualidad propia. Se afirma que las superredes abren mercados. [14] De la misma manera que las autopistas revolucionaron el transporte interestatal e Internet revolucionó el comercio en línea cuando se construyeron redes integrales de alta capacidad, se argumenta que se debe construir una súper red de alta capacidad para proporcionar una red de distribución tan completa y con tal capacidad disponible que el comercio de energía sólo está limitado por la cantidad de electricidad que los empresarios pueden llevar al mercado.
Los planes de superredes de área amplia normalmente requieren transmisión masiva utilizando líneas de corriente continua de alto voltaje . La propuesta europea SuperSmart Grid se basa en HVDC, y en EE.UU., tomadores de decisiones clave como Steven Chu están a favor de un sistema de red nacional de CC de larga distancia. [15] Hay defensores de la industria de la corriente alterna de alto voltaje (HVAC). Aunque los sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna ( FACTS ) tienen inconvenientes para largas distancias, American Electric Power ha defendido una súper red de 765 kV a la que llaman I-765 que proporcionaría 400 GW de capacidad de transmisión adicional necesaria para producir el 20% de la energía estadounidense a partir de parques eólicos. con sede en el medio oeste. (Ver figura arriba). [9] Los defensores de los sistemas HVAC señalan que los sistemas HVDC están orientados a la transmisión masiva de punto a punto y que múltiples conexiones a ellos requerirían costosos y complejos equipos de comunicación y control en lugar de los simples transformadores elevadores necesarios si se usaran líneas de CA. Actualmente, sólo existe un sistema de transmisión HVDC multipunto de larga distancia. [16] En un futuro más lejano, la pérdida de voltaje de los métodos actuales podría evitarse utilizando la tecnología superconductora experimental " SuperGrid ", donde el cable de transmisión se enfría mediante una tubería de hidrógeno líquido que también se utiliza para mover energía a nivel nacional. Es necesario tener en cuenta las pérdidas de energía para crear, contener y volver a enfriar el hidrógeno líquido.
La coordinación y el control de la red utilizarían tecnologías de red inteligente , como unidades de medición de fasores, para detectar rápidamente desequilibrios en la red causados por fuentes de energía renovables fluctuantes y potencialmente responder instantáneamente con esquemas de protección automática programados para desviar, reducir la carga o reducir la generación en respuesta a perturbaciones en la red.
China apoya la idea de una superred intercontinental global. [17] Para una superred en los EE.UU., un estudio estima una reducción del 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero en combinación con la instalación de energía renovable , [18] actualmente en etapa de planificación. [19]
Un estudio para una superred europea estima que se necesitarían hasta 750 GW de capacidad de transmisión adicional, capacidad que se acomodaría en incrementos de 5 GW con líneas HVDC. [20] Una propuesta reciente de Transcanada fijó el precio de una línea HVDC de 3 GW y 1.600 km en 3.000 millones de dólares estadounidenses; Se necesitaría un corredor de 60 metros de ancho. [21] En India, una propuesta reciente de 6 GW y 1.850 km tenía un precio de 790 millones de dólares y requeriría un derecho de paso de 69 metros de ancho. [22] Con 750 GW de nueva capacidad de transmisión HVDC necesarios para una superred europea, el terreno y el dinero necesarios para nuevas líneas de transmisión serían considerables.
En Europa, las implicaciones de una superred para la seguridad energética se han discutido como una forma en parte de evitar la hegemonía energética rusa . [23] En Estados Unidos, defensores como T. Boone Pickens han promovido la idea de una red de transmisión nacional para promover la independencia energética de Estados Unidos . Al Gore aboga por la Red Inteligente Unificada , que tiene capacidades integrales de súper red. Gore y otros defensores como James E. Hansen creen que las súper redes son esenciales para el eventual reemplazo completo del gas de efecto invernadero que produce el uso de combustibles fósiles que alimenta el calentamiento global . [24]
Se necesitarían grandes extensiones de terreno para los corredores de transmisión de electricidad utilizados por las nuevas líneas de transmisión de una superred. Puede haber una oposición significativa a la ubicación de líneas eléctricas debido a preocupaciones sobre el impacto visual, ansiedad por problemas de salud percibidos y preocupaciones ambientales. Estados Unidos tiene un proceso de designación de corredores de transmisión eléctrica de interés nacional , y es probable que este proceso se utilice para especificar las vías para una superred en ese país. En la UE, los permisos para nuevas líneas aéreas pueden alcanzar fácilmente los 10 años. [25] En algunos casos, esto ha hecho que el cableado subterráneo sea más conveniente. Dado que el terreno requerido puede ser una quinta parte del que se requiere para gastos generales y el proceso de permiso puede ser significativamente más rápido, el cable subterráneo puede ser más atractivo a pesar de sus debilidades de ser más caro, de menor capacidad, de menor duración y sufre tiempos de inactividad significativamente más prolongados.
Así como las supercarreteras cambian las valoraciones de la tierra debido a la proximidad a la capacidad de transportar mercancías valiosas, las empresas están fuertemente motivadas para influir en la ubicación de una superred en su beneficio. El costo de la energía alternativa es el precio de entrega de la electricidad, y para que la producción de electricidad a partir de energía eólica de Dakota del Norte o solar de Arizona sea competitiva, la distancia de la conexión desde el parque eólico a la red de transmisión interestatal no debe ser grande. Esto se debe a que la línea de alimentación desde el generador hasta las líneas de transmisión generalmente la paga el propietario de la generación. Algunas localidades ayudarán a pagar el coste de estas líneas, a costa de una regulación local como la de una comisión de servicios públicos . El proyecto de T. Boone Pickens ha optado por pagar las líneas de alimentación de forma privada. Algunas localidades, como Texas , otorgan a estos proyectos el poder de expropiación , lo que permite a las empresas apoderarse de terrenos en el camino de la construcción planificada. [26]
Los productores de energía están interesados en saber si la súper red emplea tecnología HVDC o utiliza CA, porque el coste de conexión a una línea HVDC es generalmente mayor que si se utiliza CA. El plan Pickens favorece la transmisión de CA de 765 kV, [9] que se considera menos eficiente para la transmisión de larga distancia.
En la década de 1960, las compañías eléctricas privadas de California se opusieron al proyecto Pacific Intertie con una serie de objeciones técnicas que fueron desestimadas. Cuando se completó el proyecto, los consumidores de Los Ángeles ahorraron aproximadamente 600.000 dólares por día mediante el uso de energía eléctrica de proyectos en el río Columbia en lugar de que las compañías eléctricas locales quemaran combustibles fósiles más caros. [ cita necesaria ]
En 1965 se inauguró la primera línea de 400 kV, que recorre 150 millas desde Sundon, Bedfordshire, hasta West Burton en Midlands.
Los dos nuevos sistemas de 275 kV y 400 kV que funcionan en paralelo se conocieron como Supergrid.
