- Con 3.000 gigavatios de proyectos renovables esperando a nivel mundial, las actualizaciones del sistema eléctrico son vitales para apoyar la transición a la energía limpia.
- La creciente integración de la energía eólica y solar en los sistemas eléctricos está causando intermitencia y reduciendo la inercia y la estabilidad del sistema.
- Hitachi Energy lanzó Grid-enSure™, una cartera de soluciones totalmente integradas para estabilizar los sistemas de energía mediante el fortalecimiento de la transmisión, la gestión de las variaciones de frecuencia y el voltaje del sistema y el abordaje de las limitaciones de capacidad
Hitachi Energy pide que se tomen medidas inmediatas para ampliar las redes eléctricas mundiales, reducir los cuellos de botella en las conexiones y acelerar la transición energética mediante el aumento del despliegue de tecnología innovadora de electrónica de potencia.
3.000 gigavatios (GW) de proyectos renovables están actualmente a la espera, lo que equivale a cinco veces la cantidad de capacidad solar fotovoltaica (FV) y eólica añadida en 2022. Se estima que se deben agregar o reemplazar 80 millones de km de redes para 2040, lo que requiere que la inversión en redes se duplique a más de $ 600 mil millones al año para 2030 (AIE).
La creciente penetración de las energías renovables, la descentralización de la generación de energía y la electrificación y descarbonización de las industrias tradicionales basadas en combustibles fósiles están creando entornos operativos desafiantes para los sistemas energéticos. Debido a los flujos de energía más variables, la menor inercia y la previsibilidad, se requiere una capacidad de interconexión cada vez más controlada, corredores de energía verde, que alimenten directamente a las ciudades, para respaldar la generación sostenible a distancia. La inercia es crucial para garantizar la estabilidad general de la red.
Para abordar estos problemas y las necesidades de un sistema de energía en rápida evolución, Hitachi Energy lanzó Grid-enSure™ en la sesión de París CIGRE 2024, una cartera de soluciones totalmente integradas que ayuda a mejorar la flexibilidad, la resiliencia y la estabilidad de la red para acelerar la transición energética sostenible.
Grid-enSure aporta un nuevo enfoque holístico para el diseño, la planificación y la operación de los sistemas de energía presentes y futuros. La cartera se basa en los amplios servicios de asesoramiento y consultoría de Hitachi Energy para el desarrollo y la modernización de la red, una cadena de valor vertical interna para la electrónica de potencia y los sistemas de control avanzados, así como una sólida experiencia en el dominio de los sistemas de potencia y la ingeniería de control.
Los servicios de consultoría de Hitachi Energy también ayudan a los clientes a comprender los desafíos futuros y las soluciones Grid-enSure relevantes para abordarlos. Las soluciones combinan las soluciones electrónicas de potencia existentes y futuras de Hitachi Energy, como la corriente continua de alto voltaje (HVDC), los compensadores estáticos (STATCOM y Enhanced STATCOM), los convertidores de frecuencia estática (SFC), la corriente continua de media tensión (MVDC), las soluciones de almacenamiento de energía y las tecnologías de semiconductores.
«Estamos en un momento decisivo de la transición energética. Con la adición de niveles sin precedentes de energía renovable a nivel mundial, debemos reconsiderar cómo diseñamos, planificamos y operamos los sistemas de energía para respaldar el rápido ritmo de la transición energética», dijo Niklas Persson, Director General de la Unidad de Negocios de Integración de Red de Hitachi Energy.
«Las soluciones tradicionales de tecnología energética por sí solas no pueden proporcionar la velocidad y las funcionalidades necesarias que requieren nuestras redes alimentadas por energías renovables, por lo que se necesita un enfoque más holístico».
Las soluciones de electrónica de potencia de Grid-enSure incluyen tecnología avanzada de semiconductores, fabricada íntegramente en la empresa, para permitir la conversión y el control rápidos y seguros de los flujos de energía, gracias a una mayor densidad de potencia y una frecuencia de conmutación óptima.
«Los sistemas de control de última generación proporcionan una respuesta de microsegundos para abordar las necesidades de la red, proporcionando la flexibilidad requerida con la ayuda de funcionalidades de control avanzadas como la formación de redes, la inercia sintética, la respuesta de frecuencia rápida, el control de voltaje, la interoperabilidad y mucho más. Esto pone a la cartera de Grid-enSure en el centro de la transformación del sistema eléctrico», dijo Inés Romero, Directora de Gestión de Productos y Estrategia de la Unidad de Negocio de Integración de Red de Hitachi Energy.
Solo en el área síncrona europea, se estima que se requieren 450 gigavatios-segundo (GW) de energía adicional para respaldar los requisitos de inercia para 2030[1]. En el pasado, este requisito se habría abordado mediante grandes generadores y máquinas síncronas rotativas. Las soluciones Grid-enSure de Hitachi Energy, como Enhanced-STATCOM, almacenan energía en forma de supercondensadores controlados por semiconductores de alta potencia, duplicando la tasa de utilización de energía y reduciendo la capacidad instalada requerida en un 20 por ciento o más, en comparación con las soluciones convencionales[2].
Además, soluciones como HVDC, STATCOM y soluciones de almacenamiento de energía pueden ayudar a estabilizar el voltaje y la frecuencia, mejorando la confiabilidad operativa y reduciendo la necesidad de construir nuevas centrales eléctricas.
La inversión en tecnologías STATCOM de próxima generación en todo el mundo podría resultar en hasta un 40 por ciento menos de emisiones de CO2 durante una vida útil de 30 años en comparación con las alternativas tradicionales, mientras que la inversión en HVDC Light® de Hitachi Energy genera una reducción de la huella de carbono de más del 65 por ciento en comparación con la tecnología HVDC tradicional.
Grid-enSure en acción
Grid-enSure es la solución innovadora detrás de la exitosa energización de Caithness Moray-Shetland en Escocia, un sistema de convertidor de fuente de voltaje HVDC multiterminal líder en el mundo, que integra la generación de energía eólica de islas remotas. Proporciona rendimiento y resistencia a la red al estabilizar la red de CA de Caithness, a través del control de formación de red, y el parque eólico Viking en Shetland, a través del control de frecuencia y voltaje de CA. Además, permite que la red responda rápidamente para ofrecer de forma fiable el consumo de energía equivalente a unos 10 millones de hogares del Reino Unido.
En una instalación inicial en TransnetBW en Alemania, que suministra energía a 11 millones de personas y a numerosas industrias, Grid-enSure mejorará la calidad de la energía al contribuir con casi 2 GW al nivel de inercia de la red y ayudar a reducir las emisiones de CO2 hasta en un 40 por ciento durante una vida útil de 30 años en comparación con las alternativas tradicionales. Además, sus funciones de control avanzadas, como el control de formación de rejillas, proporcionan mejoras significativas con respecto a las soluciones anteriores.
La nueva superbatería Waratah cerca de Sídney está ahora en construcción, respaldada por la tecnología de convertidor de potencia de última generación. Cuando esté terminado, el sistema de almacenamiento de energía en baterías ayudará a Australia a cumplir su objetivo de energía renovable de agregar 33.000 gigavatios-hora (GWh) cada año hasta 2030. El BESS de 850 megavatios/1680 megavatios hora incluirá 288 sistemas de conversión de energía (PCS).
Otro ejemplo es el trabajo de asesoramiento y consultoría de Hitachi Energy en el diseño de una conexión de CA única y récord de 250 km de energía desde tierra frente a la costa de Noruega. Al integrar por primera vez la tecnología STATCOM y los condensadores de la serie controlados por tiristores, la solución suministra energía hidroeléctrica a los activos de petróleo y gas en alta mar, minimizando su huella de carbono.
[1] https://eepublicdownloads.blob.core.windows.net/public-cdn-container/clean-documents/sdc-documents/231108_Project_Inertia_Phase_II_First_Report_FOR_PUBLICATION_clean.pdf.
[2] Según los cálculos de Hitachi Energy
