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Cambio Climático

Uso de superconductores para el cableado de una red más inteligente

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Una superestación diseñada para conectar tres redes independientes podría servir de ayuda a la energía eólica y solar.

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 12 Noviembre, 2009

La propuesta de creación de un centro para conectar tres redes eléctricas independientes a lo largo del área continental de los Estados Unidos podría facilitar el incremento de la producción de electricidad renovable.

El proyecto, llamado Tres Amigas Superstation, utilizaría “tuberías” de superconducción y estaciones de conversión para conectar las tres redes: la Interconexión Occidental, la Oriental y la de Texas. Las conexiones entre las redes se han visto limitadas hasta ahora debido a que las redes no están sincronizadas-la corriente alterna está desfasada. Para trasladar la electricidad de una red a otra, es necesario instalar unas estaciones especiales para convertir la electricidad alterna en contínua, y de vuelta en alterna con la fase correcta.

Sólo una fracción del 1 por ciento de la electricidad generada en los Estados Unidos se puede transferir actualmente entre las redes, y no hay conexión directa entre las redes de Texas y la Occidental. La estación Tres Amigas, que conectará las tres redes juntas en el mismo sitio por primera vez, en un principio multiplicará por más del doble la capacidad de transferencia eléctrica entre ellas, ofreciendo cinco gigavatios de capacidad. Finalmente, se espera que la estación transfiera hasta 30 gigavatios de potencia.

La estación “solucionará una serie de problemas” relacionados con la energía renovable, afirma Phil Harris, director general de la compañía Tres Amigas, con sede en Santa Fe, Nuevo México. En primer lugar, ayudará a solucionar un problema importante relativo a las fuentes de energía renovable-su intermitencia. Puesto a que el viento viene y va, y las nubes bloquean el sol de vez en cuando, la energía eólica y solar es capaz de desestabilizar la red eléctrica.

Una forma de compensar esto es asegurándose que ninguna fuente renovable represente una cantidad demasiado elevada del total de la mezcla de energías-para que el resto de fuentes puedan ser utilizadas cuando haya un bajón de potencia. En Texas, no obstante, esta estrategia limitaría rápidamente el tamaño de las granjas eólicas, puesto que la red es relativamente pequeña. Al conectarse con el resto del país, Tres Amigas ayuda a que no haya límite en el tamaño de estas granjas.

La intermitencia también se puede solucionar mediante la recolecta de energía a lo largo de un área más amplia. De esta forma, un bajón en la potencia solar debido a un día nublado en una región podría ser compensado por el uso de energía eólica o solar en otra zona. Al conectar las tres redes es posible aprovechar una mayor variedad de fuentes renovables, especialmente en la parte suroeste, que está dividida por las fronteras entre ellas. La estación también proveerá entre 50 y 150 megavatios de almacenamiento de baterías para suavizar las fluctuaciones de potencia en la red y prevenir la escasez de electricidad. 

El proyecto también podría ser un valioso campo de pruebas para las actuales líneas de transmisión superconductoras, que aportarían una serie de significativas ventajas en comparación con las líneas eléctricas convencionales utilizadas para suministrar grandes cantidades de energía en largas distancias, afirma Steven Eckroad, director de proyecto en Electric Power Research Institute (EPRI), una compañía con sede en Palo Alto, California, y dedicado al estudio del potencial de los superconductores para la transmisión a larga distancia. Este tipo de líneas de transmisión podrían recolectar la energía eólica de la parte norte-centro, donde se encuentra en abundancia, y transmitirla al sur, que posee menos fuentes renovables.

Para conectar las tres redes es necesario contar con un lugar donde dichas redes se encuentren cerca a nivel geográfico-en el caso de Tres Amigas, una franja de tierra de 60 kilómetros cuadrados cerca de Clovis, Nuevo México. Al igual que con las conexiones entre redes convencionales, el sistema convierte la CA en CC. No obstante, y al contrario que las conexiones de dos vías convencionales, en Tres Amigas esa CC después se hace circular a través de cable superconductores que forman un conducto eléctrico triangular. Cualquiera de las tres redes puede extraer electricidad a partir de ahí, según lo necesiten.

El hecho de ofrecer cinco gigavatios, y finalmente 30 gigavatios, de capacidad de transferencia entre las tres redes hizo necesario el uso de líneas de CC superconductoras, que lograron reducir en gran medida el número de cables necesarios para transmitir la electricidad-un único cable de superconducción puede llevar la misma electricidad que nueve ó 10 series de cables de cobre convencionales. Si los cables convencionales se hubiesen colgado, y junto a las líneas de transmisión de entrada y salida, se habría creado un “nido de ratas” vulnerable ante las inclemencias del tiempo y los sabotajes, afirma Jack McCall, director de desarrollo de negocios en American Superconductor, con sede en Devens, Massachusetts, que es la compañía encargada de proveer los cables superconductores.

Si hubiese que enterrar los cables convencionales se añadiría complejidad al tamaño del proyecto, puesto que los cables tendrían que mantenerse a varios metros de separación para evitar sobrecalentamientos. Es más, cada cable requeriría su propia subestación. En un principio, sólo se necesitaría un cable superconductor-lo que simplifica enormemente el sistema frente al uso de cables convencionales. A medida que Tres Amigas se expanda, se necesitarán más cables, aunque se pueden enterrar unos cerca de los otros.

Además de conectar estas tres redes, Tres Amigas también servirá como demostración del tipo de líneas de CC superconductoras y de los convertidores CA-CC que serían necesarios para las líneas de transmisión de alta potencia y larga distancia-el “conducto” superconductor que EPRI ha estudiado. Este tipo de sistema podría ser más sencillo de instalar que las líneas de alta potencia convencionales que normalmente se cuelgan: los cables de superconducción se pueden enterrar a lo largo de los caminos ya existentes, como por ejemplo las autopistas interestatales. Convencer a los propietarios de tierras de que permitan la instalación de enormes torres de transmisión es un de los mayores obstáculos a la hora de instalar líneas de transmisión convencionales, y podría bloquear los intentos por desarrollar un sistema de distribución de energía eólica procedente de la región norte-centro. Las líneas de transmisión superconductoras también serían más fáciles de integrar con la red existente, puesto que la cantidad de potencia convertida desde corriente continua a alterna en las estaciones a lo largo de la línea podría ser controlada de forma precisa.

Según el análisis de la EPRI, un conducto de superconducción costaría igual que una línea de transmisión convencional, si el sistema de superconducción estuviese diseñado para transmitir altas cantidades de potencia (mayores a cinco gigavatios) a lo largo de grandes distancias (alrededor de 1.000 millas, 1.609 kilómetros). Esto se debe en parte a que el coste de la refrigeración de las líneas de superconducción (necesaria para mantener sus propiedades superconductoras) se convierte en una pequeña parte de los costes totales del sistema. También, y a largas distancias, la mayor eficiencia de los sistemas de superconducción es importante-aproximadamente se malgasta la mitad de energía que con las líneas eléctricas de alta potencia y larga distancia.

No obstante es una tecnología con la que las compañías no están familiarizadas, y por tanto puede que vean inconvenientes a la hora de emplearla a la escala necesaria para que sea competitiva a nivel de costes, afirma Eckroad. El proyecto Tres Amigas podría ser importante a la hora de demostrar que la tecnología funciona, señala.

McCall afirma que Tres Amigas tiene intención de empezar los trámites con la Comisión Federal Reguladora de Energía durante las próximas semanas-superar esa barrera reguladora es el siguiente paso para la compañía. Si todo va bien, el sistema inicial de cinco gigavatios podría estar listo para finales de 2014.

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