Durante un apagón o después de una catástrofe, es difícil superar la sencillez de un generador diésel. Basta con suministrar el combustible y ponerlo en marcha. Las microrredes renovables, en cambio, no son tan sencillas, con su conjunto de controles, software y coordinación de activos. Pero en el caso de las energías renovables el combustible es gratuito y está disponible in situ, incluso en zonas de desastre remotas.
El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) ha publicado ahora una publicación, titulada "Unleashing the Frequency: Multi-Megawatt Demonstration of 100% Renewable Power Systems with Decentralized Communication-less Control Scheme", en la que describe un enfoque de microrredes que evita el controlador central -un componente caro y complicado- y su dependencia de las comunicaciones, utilizando en su lugar controles de los sistemas de baterías basados en la energía solar o eólica.
Este desarrollo tiene su origen en un apagón que sufrió el propio NREL por sorpresa, dejando al centro con pocas opciones de recuperación ya que no había un controlador de microrred ni una configuración preconfigurada. Sólo una gran batería, paneles solares y turbinas eólicas. Otros campus -o distritos, vecindarios y hogares- podrían encontrarse en circunstancias similares, y durante un apagón no es momento de andar a tientas con configuraciones complicadas. Al igual que el NREL, las comunidades pueden ahora implantar una microrred resistente de forma improvisada, utilizando los controles que existen en prácticamente cualquier recurso energético.
Cómo funciona
El esquema del NREL está descentralizado: los dispositivos no intercambian datos ni emiten órdenes (es decir, son "sin comunicación"). En su lugar, los dispositivos se autorregulan utilizando la frecuencia del sistema como lenguaje común. En resumen, una batería u otra fuente de energía forma la red suministrando energía a una frecuencia determinada. Otros generadores, como los paneles solares y las turbinas eólicas, siguen la red observando la frecuencia y cambiando su potencia en consecuencia.
El método no es demasiado novedoso -los llamados controles de "droop" son familiares en los generadores estándar de combustibles fósiles-, lo cual es parte del atractivo. Los investigadores del NREL demostraron que el método funciona con el 100% de la energía renovable, puede ampliarse y es factible con casi cualquier dispositivo energético. Además, el sistema que ha ideadoo de microrredes sin comunicación permite que la frecuencia de la red varíe en un rango más amplio de lo normal. Los dispositivos observan la frecuencia y ajustan su potencia según los cambios de frecuencia.
La gran innovación es que este sistema libera a la frecuencia de la red de unos estrictos 60 hertzios (Hz). Al no estar limitada por la rotación mecánica, la frecuencia de la microrred puede adoptar un rango más amplio. De hecho, ese rango es precisamente la forma en que los dispositivos se coordinan sin comunicarse: A medida que la frecuencia supera los 60 Hz, los generadores reducen la potencia. A frecuencias aún más altas, los generadores reducen aún más su potencia, reequilibrando la frecuencia en torno a los 60 Hz. El sistema se autoestabiliza, sin sobrecargar nunca las baterías ni dejar sin servicio a las cargas.
Es cierto que sigue siendo necesario programar el dispositivo y establecer los parámetros. Pero como dice Przemyslaw Koralewicz, ingeniero del NREL y codesarrollador del sistema, “se trata del primer paso de un diseño que podría convertirse en el estándar de las microrredes a prueba de fallos. Nuestro método sin comunicación podría configurarse de forma nativa en futuros dispositivos o, posiblemente, certificarse para que los operadores puedan acceder fácilmente a él. Con una adopción estandarizada, las microrredes de cualquier tipo -bases militares, respaldos de hospitales, incluso distritos en red- podrían contar con una base infalible para sus operaciones diarias."
