Resumen

Los objetivos establecidos para la energía eólica, permiten prever un crecimiento considerable que implicará un alto grado de penetración eólica en multitud de países. Además, la evolución internacional tanto de la potencia eólica instalada como de su distribución geográfica varía notablemente cada año. Así, a finales de 2010, Los Estados Unidos de América alcanzaron 40 180 MW de potencia instalada, mientras que Alemania llegaba a los 27 214 MW, España a los 20 676 MW y China a 42 287 MW. Esta propuesta de proyecto tiene como meta reforzar la integración de la energía eólica en el sistema eléctrico. Para ello, la propuesta presente aborda el estudio de diversos temas que son esenciales para la integración de sistemas eléctricos con una gran proporción de energía eólica:

  • La producción de electricidad mediante energía eólica incrementa la incertidumbre en la operación del sistema eléctrico. Tanto por la variabilidad del viento como por la reducción relativa de centrales eléctricas gestionables que den soporte a la red. Para vencer este reto, se requerirá disponer de un sistema eléctrico con un mayor grado de flexibilidad, pero también aprovechar al máximo las posibilidades de contribución al mantenimiento del equilibrio en la red (en términos de voltaje y frecuencia) por parte de la energía eólica.
    Para abordar el mantenimiento de los niveles de voltaje, especialmente ante eventos en la red como huecos de tensión, se aprovechará la experiencia de los investigadores del proyecto, dado que han participado en la elaboración de la norma IEC 61400-27-1, actualmente sujeta a votación. Esta norma propone modelos estándar para aerogeneradores, que buscan reproducir, con la mayor simplicidad posible, la potencia activa y reactiva inyectada por los aerogeneradores en funcionamiento normal y ante eventos. En este proyecto, además de evaluar el uso de dichos modelos ajustándolos y comparándolos con datos reales, se participará activamente en el desarrollo y aplicación de esa norma, como en el comité internacional —International Electrotechnical Commission TC88— en el que se está iniciando la búsqueda y regulación de modelos computacionales de parques eólicos, que quedará recogido en la futura norma IEC 61400-27-2.
  • Los modelos de parques sugeridos serán integrados en una plataforma que permita simular redes eléctricas con gran penetración eólica, de forma que se pueda evaluar el apoyo al mantenimiento de los niveles de tensión de la energía eólica en redes con gran penetración eólica. Para ello se implementarán los distintos procedimientos operativos existentes en países representativos, así como los borradores de procedimientos u otros posibles más adaptados al tipo de redes en estudio.
  • Por otro lado, con respecto al mantenimiento de la frecuencia de la red eléctrica, recientemente se ha abierto el debate sobre la futura incorporación de cierta respuesta en frecuencia por parte de los aerogeneradores en los procedimientos operativos, de cara a posibilitar sistemas eléctricos con mayor proporción de energía eólica. Actualmente hay varias propuestas, pero aún no se han evaluado los efectos positivos de este tipo de control, las técnicas para proveerlo en el caso de ser necesario un aumento de potencia y las posibles limitaciones o incluso inconvenientes del mismo.
    En este proyecto se pretende, por lo tanto, proponer distintos tipos de algoritmos para proveer respuesta en frecuencia primaria, incluyendo la emulación de inercia en aerogeneradores de velocidad variable, así como estrategias para reducir los efectos de la variabilidad del viento en cuanto a necesidades de reservas energéticas o requisitos de respuesta en frecuencia por parte del control secundario.
  • Para ello se desarrollarán modelos apropiados de viento y parques eólicos y se integrarán dentro de redes eléctricas con gran proporción de eólica, pero diferentes características en cuanto a la inercia de la red, factor de amortiguamiento de la demanda, flexibilidad de la generación convencional, existencia de mecanismos activos de gestión de la demanda, etc.
  • Finalmente, todos los algoritmos de control propuestos se integrarán dentro de los modelos sencillos de parques eólicos en un simulador de red eléctrica en tiempo real, de cara a evaluar la compatibilidad entre todos los algoritmos, la rapidez suficiente de los mismos, etc.
  • Los investigadores de esta propuesta de proyecto son miembros de diversos comités nacionales e internacionales relacionados con esta temática. Como se plantea en el documento, algunos resultados serán presentados y debatidos en el Anexo XXV de la Agencia Internacional de la Energía —“Power System Operation with Large Amounts of Wind Power”—, en la Comisión Electrotécnica Internacional
    (IEC) —IEC 61400-21, IEC 61400-27— y otras iniciativas, AENOR —AEN/CTN206/SC88 “Wind turbines”— o en la Asociación Empresarial Eólica.
    Asimismo, esta propuesta de proyecto contará con la colaboración como EPOs de las siguientes empresas o entidades, que lo han expresado por medio de cartas de apoyo —La Asociación Empresarial Eólica, Gamesa Innovation and Technology, Iberdrola Renovables, EDP Renovables, Ineal, Rotonda Energy, Elecdey, y las Agencias de Energía y Medio Ambiente de las regiones de Castilla-La Mancha y Murcia—, que también proporcionarán una participación activa en el proyecto.

Finalmente, en nuestra opinión debe resaltarse el hecho de que esta propuesta satisface los objetivos principales del Plan de Investigación, Desarrollo e Innovación 2008–2011, en cuanto a la internacionalización de actividades, diseminación de resultados, resolución de problemas tecnológicos y económicos, mientras conserva una masa crítica de grupos de investigación —dos universidades españolas participan en el mismo, La Universidad de Castilla-La Mancha y la Universidad Politécnica de Cartagena, y colaboraciones de un prestigioso centro de investigación norteamericano, “National Renewable Energy Laboratory (NREL)”, y de las empresas Gamesa Innovation and Technology y Energy to Quality que aportan investigadores—.