Mohamad El Boubou, Product Marketing Manager, TDK-Lambda EMEA nos explica porqué las redes eléctricas están cambiando a medida que se incorporan más fuentes renovables a la red, lo que puede provocar fluctuaciones de tensión y otros problemas.
Los ingenieros de pruebas buscan implementar unidades de suministro de energía de CA más avanzadas para garantizar la fiabilidad y la resiliencia de los sistemas y equipos del futuro.
La adopción de las energías renovables sigue acelerándose a nivel mundial a medida que los sistemas eléctricos se vuelven más limpios y sostenibles como parte de la lucha continua contra el cambio climático.
Las estadísticas recientes de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) reflejan el ritmo de esta increíble transición. En 2023[1], el mundo añadió un 50 % más de capacidad de energía renovable que en 2022, alcanzando casi 510 gigavatios (GW), y los próximos cinco años serán los de mayor crecimiento hasta la fecha.
El cambio a las fuentes renovables se está produciendo en todas las regiones clave, incluidas Europa, China y Estados Unidos, y la energía eólica y solar representan la mayor parte de la nueva capacidad.
Sin embargo, aunque la integración de más energía renovable en las redes eléctricas mundiales es positiva, plantea algunos retos, concretamente en lo que respecta al suministro de la red.
Se ha demostrado que la naturaleza incierta de la energía eólica y solar causa problemas como picos de tensión, fluctuaciones de frecuencia y distorsiones armónicas.
Estas condiciones pueden afectar significativamente al rendimiento y la fiabilidad de una amplia gama de dispositivos conectados a la red, incluidos inversores, sistemas de alimentación ininterrumpida, cargadores de vehículos eléctricos, maquinaria industrial y electrónica de consumo.
La inestabilidad de la red es una preocupación grave en múltiples sectores, y los ingenieros deben prestar mucha atención a la resiliencia de los equipos conectados en un mundo cada vez más electrificado.
Simulación de condiciones reales para la resiliencia de los dispositivos
Entonces, ¿cómo pueden los ingenieros garantizar que los últimos sistemas y equipos puedan hacer frente a fluctuaciones más regulares en las condiciones de la red?
La respuesta está en el uso de unidades de alimentación de CA programables de última generación, que pueden simular y probar las condiciones de la alimentación de CA. Estos dispositivos se han vuelto más versátiles y fáciles de usar en los últimos años, lo que permite a los ingenieros realizar una gama más amplia de simulaciones y pruebas con mayor precisión, exactitud, repetibilidad y control.
Las PSU de fuente de CA se han vuelto indispensables en el desarrollo de productos, la validación y las pruebas de conformidad en condiciones de CA, lo que ha mejorado la fiabilidad y el rendimiento.
Una vez más, las fuentes de alimentación conmutadas pueden simular eficazmente las condiciones de distorsión y armónica, lo que permite a los ingenieros probar y validar el rendimiento de los dispositivos en estas condiciones.
Veamos con más detalle las diversas condiciones de la red que pueden simular las PSU de fuente de CA programables.
Condiciones para la simulación correcta
En primer lugar, la fluctuación de tensión es uno de los impactos más comunes asociados a la mayor integración de las fuentes renovables en la red. Una mala regulación de la salida de una turbina eólica a velocidades de viento bajas o altas puede provocar fluctuaciones significativas en la tensión suministrada a la red. La conexión y desconexión de cargas motoras pesadas de maquinaria industrial, ascensores u otros equipos que consumen mucha energía puede agravar estas condiciones.
Las fluctuaciones de tensión pueden variar considerablemente y superar el ±10 % de la tensión nominal, y la duración y frecuencia de las fluctuaciones también pueden diferir.
Estas variaciones pueden causar diversos problemas de rendimiento en los sistemas y dispositivos conectados a la red, como daños y degradación de los equipos, pérdida y corrupción de datos e interrupciones en el funcionamiento de equipos industriales o médicos.
Las fuentes de alimentación con CA pueden recrear con precisión diversas fluctuaciones de tensión en condiciones altamente controlables, lo que ayuda a validar la robustez y el cumplimiento de los dispositivos mediante el desarrollo de estrategias de mitigación eficaces.
Las distorsiones, en las que la forma de onda de CA deja de ser sinusoidal, representan otro conjunto de condiciones que las fuentes de alimentación con CA pueden recrear. La mayor presencia de fuentes de energía renovables puede introducir más oportunidades de distorsión armónica si no se gestiona correctamente.
Por ejemplo, muchos paneles solares y turbinas eólicas utilizan inversores para convertir la energía CC generada en energía CA que puede suministrarse a la red. Los inversores son dispositivos no lineales y pueden introducir distorsión armónica en el sistema eléctrico si no se diseñan o filtran correctamente. La naturaleza distribuida de las energías renovables y la interacción más compleja de los diferentes dispositivos también pueden causar efectos de distorsión.
Además, algunos dispositivos eléctricos, como las fuentes de alimentación conmutadas, los equipos informáticos, la iluminación LED y las máquinas de soldadura, pueden crear cargas no lineales, lo que puede introducir distorsiones armónicas.
También se pueden simular muchas otras condiciones.
Entre ellas se incluyen los transitorios, un efecto a corto plazo en el que, el voltaje o la corriente, cambian rápidamente debido a factores como rayos, arcos eléctricos, rebote de contactos o eliminación de grandes cargas, y las interrupciones, en las que el voltaje o la corriente varían con respecto al valor nominal durante milisegundos o segundos, es decir, simulando una descarga de un aislador de red.
También pueden incluirse variaciones de frecuencia, en las que la frecuencia difiere de la frecuencia nominal durante uno o más ciclos, por ejemplo, simulando un generador diésel.
En definitiva, con las fuentes de alimentación con CA, los ingenieros de pruebas pueden recrear prácticamente cualquier condición que se produzca en la red de forma precisa, exacta y repetible.
