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Titans game

Muy interesante artículo en la revista IEEE Spectrum (título: “Germany Takes the Leads in HVDC” por Peter Fairley y fechado en el 29 de Abril de 2013 ) en relación con los proyectos de mejora de la infraestructura eléctrica de Alemania para poder aprovechar de forma adecuada las energías renovables  por las que han apostado de forma clara.

La cuestión está bastante clara las tradicionales líneas de alterna no son adecuadas para aprovechar el potencial de las energías renovables y así, por ejemplo, el propio artículo indica de Alemania no ha podido hacer uso de 127 GWh de energía (127 millones de kilovatios-hora de energía que serían suficientes para abastecer durante un año a 30.000 viviendas).

El avance de la Electrónica de Potencia introduce nuevas posibilidades y así las líneas HVDC (transmisión en continua con alta tensión) están a punto de cambiar el panorama, no solo a nivel alemán sino europeo.

Tal y como puede verse en la figura, se plantea que cuatro líneas de HVDC recorran Alemania de norte a sur (las lineas transcurrirán a través de los corredores A, B y C en la figura).

Los parqués eólicos offshore en el norte del país conectarán con las centrales nucleares en el sur del país y  se ambiciona extender el asunto a las granjas solares del sur de Europa y  las presas hidroeléctricas de los países escandinavos.

Alemania sueña con un futuro basado en energías renovables, no en vano ya ha cerrado 8 reactores nucleares (puntos rojos en la figura) y plantea para el año 2022 cerrar los 9 restantes (ya está programado y todos sabemos como funcionan los alemanes).

El esfuerzo de I+D que Alemania dedica al tema de la energía solar, la energía eólica, las energías renovables, la eficiencia energética,… es impresionante. Como dice hoy la prensa local de mi ciudad sobre el modelo alemán: foco en empresas tecnológicas de tamaño medio, formación de aprendices, visión de proyectos a largo plazo,…. ¿ alguien mas que yo lo leerá?

Las lineas de alterna son problemáticas a la hora de aumentar el flujo de potencia entre dos puntos de la red (sobrecargan los caminos mas débiles de la cuadrícula y se precisan de grandes inversiones).

Algunas soluciones tecnológicas como los FACTS (Flexible AC Transmission)  ayudan a mejorar las prestaciones de las tradicionales de alterna, pero son soluciones caras y de bajas prestaciones frente al imparable avance de la tecnología HVDC.

Las lineas HVDC tienen el potencial de interconectar, inyectar y extraer energía, en cualquier punto de la red, a miles de kilometros de distancia sin problema, con elevadas prestaciones y con posibilidades adicionales.

Los semiconductores de potencia como los nuevos IGBT introducidos por Siemens ya permiten realizar estas conexiones HVDC con pérdidas del orden del 1% (mas que aceptable). Estos desarrollos de los semiconductores, permiten el uso de inversores multinivel modulares hacerse dueños de los kilovoltios y kiloamperios.

La imagen adjunta muestra el impresionante aspecto de estos submódulos, el trabajo coordinado de cientos de ellos son necesarios para manejar miles de megavatios de potencia.

He leído en una revista, que hasta hace tan solo unos años era impensable que las corriente de las grandes redes eléctricas circulara a través de semiconductores y ya estamos viendo.

Curiosamente, todo parece perfecto, pero hay un problema por resolver y sobre el cual se trabaja intensamente. El corte de suministro en  la linea  HVDC.

Es curioso, así como en alterna estos es relativamente fácil (pasos por cero periódicos) en continua esto es complicado. “Quemar el tablero” como dice el director técnico de Power Systems de ABB.

La solución técnica existe, ya que es posible realizar los módulos de inversor multinivel utilizando estructuras en puente completo (4 IGBT en lugar de 2) y utilizar los condensadores del circuito de potencia para facilitar el corte de red.

El problema está en las pérdidas que suben a un inaceptable 2%.

Nuevas propuestas están ahora bajo la lupa de los ingenieros, como la realizada por ABB de utilizar 2 interruptores mecánicos y dos IGBT para encauzar de nuevo el problema: Bajas pérdidas y facilitar el corte de la linea.

El combate tecnológico está servido, grandes empresas como Siemens, ABB y Alstom están en la lucha.

Me consta que alguno de nuestros ingenieros está metido en estos temas, casi de ciencia ficción, un “juego de titanes” como he querido poner para esta entrada a mi blog.

Aquí seguimos tratando de utilizar la “excelencia” y la “inteligencia” para ver como se logra pagar la factura del agua.

Source:manuelricosecades.blogspot.com