Sistemas eléctricos sostenibles

Una de las principales características del ser humano es nuestra capacidad para construir artefactos que realicen, por y para nosotros, actividades que nos facilitan la vida y nos permiten dedicar nuestro tiempo a actividades más gratificantes y que nos hacen evolucionar.

Ahora bien, todos estos dispositivos, también llamados “máquinas”, son transformadores energéticos, ya que, por una parte, precisan energía, y, por otra, la transforman en trabajo útil, movimiento, luz, calor… para nuestros fines. Pues bien, en países encuadrados en lo que se viene a denominar “primer mundo”, como es el caso de España, la mitad aproximadamente de la energía que se precisa para alimentar el conjunto de estos dispositivos se requiere en forma de energía eléctrica. Para hacernos una idea, la energía eléctrica anual que consume cada ciudadano en nuestro país se eleva a 5 MWh, en EEUU a 12MWh y en R.P. China a 2,5MWh. ¿Por qué se usa la energía eléctrica?

La energía eléctrica se transporta de forma sencilla, rápida y eficiente por cables de muy reducida sección en comparación con la energía que pueden transportar. Esto permite configurar “caminos” de reparto energético, denominados “redes”, con gran flexibilidad. La práctica totalidad de las centrales eléctricas ubicadas en el territorio geopolítico de un país desarrollado están interconectadas a través de una red de transporte a la que vuelcan la energía que producen. De ciertos puntos de esta red, denominadas nudos, salen ramificaciones denominadas redes de distribución. Cada una de estas redes de distribución se ramifica, a su vez, haciendo llegar la energía eléctrica a los diversos núcleos de consumo (ciudades, complejos industriales, etc…) de una determinada zona geográfica. Todo el conjunto de centrales, red de transporte y sus diferentes redes locales de distribución constituye lo que se denomina un sistema eléctrico.

Actualmente más de 2.000 millones de personas no disponen siquiera de acceso a la energía eléctrica. La globalización del acceso a la energía que deben tener todos los ciudadanos, en aras a su derecho igualitario a la evolución, es un reto importante, que exigirá el desarrollo de nuevos sistemas eléctricos. El diseño de estos sistemas deberá realizarse teniendo en cuenta condicionantes muy diferentes a los hasta ahora considerados.

Hoy en día las centrales eléctricas son las responsables del 20% de la emisión de CO₂ a la atmósfera, cuya incidencia sobre el cambio climático y sus consecuencias es conocida. ¿Qué ocurrirá cuando el acceso a la energía eléctrica esté globalizado? Sin duda, compatibilizar evolución energética y sostenibilidad es un reto para toda la comunidad científica y tecnológica, pero corresponde a la Ingeniería Eléctrica la más elevada responsabilidad.

La inclusión masiva de las energías renovables en la generación de electricidad ya no es un deseo bucólico, se ha convertido en una imposición a corto plazo. De hecho esto es ya una realidad. Por ejemplo, la generación eólica en España ya cubre el 17% de la totalidad de la demanda anual de electricidad y los sistemas eólicos instalados en todo el mundo disponen de una potencia equivalente a la de 250 grandes plantas nucleares.

Ahora bien, la inclusión de esta avalancha de nuevas tecnologías de generación eléctrica implica escenarios totalmente diferentes y, por tanto, un nuevo reto, revolucionario incluso, para el correcto funcionamiento de los sistemas eléctricos.

La disponibilidad de energía eléctrica de forma segura y estable en nuestra sociedad exige un control sobre el sistema eléctrico que tiene en consideración muchos factores. El más importante es el equilibrio generación-demanda, por lo que en los nuevos sistemas eléctricos con inserción masiva de generación con energías renovables se debe considerar el grado de variabilidad en la disponibilidad de energía de generación que éstas puedan introducir, y definir nuevas condiciones y modos de explotación y control que continúen asegurando la seguridad y fiabilidad del sistema.

Además, para contribuir a este equilibrio, en los nuevos sistemas eléctricos es muy probable que se integren instalaciones de almacenamiento de energía, desarrolladas a partir de tecnologías vanguardistas (volantes de inercial, hidrógeno, térmico…). Éste el gran reto para el futuro inmediato.

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Carlos Veganzones Nicolás es Doctor Ingeniero Industrial. Profesor Titular Universidad del Departamento Ingeniería Eléctrica de la UPM. Director Grupo de Investigación: Generación Eléctrica con Energía Eólica