Preparamos la red para la electrificación

El mundo se está electrificando cada vez más. Como resultado, las alternativas eléctricas están ganando con rapidez cuota de mercado para casi todos los procesos o equipos que actualmente funcionan con otra fuente de energía.

Los automóviles eléctricos de pasajeros y otros medios de transporte eléctricos están reemplazando a los vehículos con motores de combustión interna. Los propietarios se están alejando del petróleo y el gas natural para sus sistemas de cocina y calefacción/refrigeración. La automatización industrial y el aumento de los cobots están poniendo más equipos eléctricos en las fábricas.

Esta “electrificación de todo” impulsa una enorme demanda de electricidad limpia y confiable. Para 2030, las proyecciones muestran que la demanda mundial de energía crecerá entre un 25 % y un 30 %, hasta alcanzar unos 30,000 teravatios hora (TWh), según la Agencia Internacional de la Energía. Las proyecciones indican que solo los vehículos eléctricos representarán 1,100 TW de uso de electricidad para 2030, o aproximadamente el 4 % de la demanda total de electricidad. Esa cifra equivale al doble del uso total de electricidad actual en Brasil^[1].

Cumplir la promesa de electrificación mundial requerirá cambios significativos en nuestras redes eléctricas. Debemos actualizar los sistemas actuales para que sean más inteligentes, más sostenibles, más confiables y más resilientes.

TE trabaja en estrecha colaboración con clientes que se encuentran directamente involucrados con la electrificación en todas las industrias, tales como fabricantes de vehículos eléctricos, especialistas en movilidad eléctrica y empresas de todo el sector energético. A partir de esa experiencia, hemos identificado cuatro cambios críticos necesarios para crear las redes eléctricas del futuro.

El sistema energético mundial se enfrenta a dos desafíos en competencia: Cómo satisfacer la creciente demanda de electricidad y, al mismo tiempo, perseguir objetivos ambiciosos para reducir las emisiones de carbono. Reemplazar la generación basada en combustibles fósiles con fuentes de energía renovables puede ayudar a cumplir ambas prioridades, pero no es una simple compensación uno por uno.

Las fuentes de energía renovables como la eólica y la solar no proporcionan el mismo flujo constante de electricidad que los generadores de vapor tradicionales o las plantas nucleares. En cambio, condiciones como la velocidad del viento y la exposición a la luz solar determinan cuánta electricidad generan las fuentes renovables, lo que deja a las redes susceptibles a déficits cuando las condiciones no son favorables. De hecho, una planta de energía nuclear produce de cuatro a siete veces la cantidad de energía que una granja solar con la misma capacidad instalada.

Para proporcionar suficiente energía para satisfacer la demanda máxima de electricidad, los propietarios de la red deben aumentar sustancialmente la capacidad instalada de energías renovables, y rápido. La construcción de esta capacidad requerirá soluciones que faciliten la configuración de las instalaciones de generación renovable y las conecten a la infraestructura existente. Aún así, la necesidad de inversiones adicionales se extiende a través de la red.

Los propietarios de la red deben construir más subestaciones y líneas de distribución y transmisión para llegar a los lugares donde han agregado capacidad renovable mientras actualizan otros equipos. Por ejemplo, la incorporación de energía renovable requiere transformadores modernos que regulan de forma automática para ajustar el voltaje a diferentes niveles según la fuente de energía en comparación con los transformadores tradicionales que ajustan el voltaje hacia arriba o hacia abajo en función de relaciones fijas.

El aumento de la capacidad instalada de las energías renovables cambiará la naturaleza de la generación eléctrica: pasar de un sistema centralizado y unidireccional a uno más descentralizado y dinámico. En respuesta, las empresas de servicios públicos necesitan sistemas avanzados de monitoreo y control para optimizar el rendimiento de la red.  

Los desafíos emergentes incluyen mover fácilmente el exceso de electricidad de un lugar a otro para equilibrar la oferta y la demanda. Y con más usuarios finales instalando paneles solares en hogares y negocios, administrar el flujo de energía bidireccional se convierte en una tarea aún mayor.

Además de estos requisitos en tiempo real, los operadores de red necesitan sistemas avanzados para ayudar a manejar los problemas de rendimiento a largo plazo. Tradicionalmente, las empresas de servicios públicos
operaban sus redes a niveles de carga de alrededor del 60 % para extender la vida útil de su infraestructura. Ahora, las condiciones variables del viento y el sol están creando mayores fluctuaciones de generación de electricidad que estresan las redes y, a menudo, requieren que operen con cargas más altas. Estas mayores cargas pueden conducir a un mayor mantenimiento y una vida útil más corta del equipo.

Para ayudar a las empresas de servicios públicos a manejar el estrés de las cargas más altas, prevemos una rápida evolución en las redes inteligentes. Las redes más inteligentes permiten capacidades ampliadas de recopilación de datos, incluidos sensores adicionales de voltaje, corriente y temperatura para monitorear la salud de la red. La alimentación de estos datos en un punto de recolección central brinda a los operadores más visibilidad de las condiciones en toda su red.  Con el apoyo de los avances en las capacidades de conmutación automatizada y la inteligencia artificial, ayudará a las redes a autorregular su flujo de energía.

La durabilidad siempre ha sido esencial para los componentes de la infraestructura eléctrica que operan en condiciones climáticas adversas, en especial cuando se consideran puntos de conexión altamente vulnerables. La industria está intensificando para cumplir con los nuevos requisitos para soportar el estrés anticipado de las cargas de energía variables, la vibración constante de las turbinas eólicas, las condiciones extremas en alta mar y más.

Por ejemplo, hemos diseñado nuevos conectores para la última generación de turbinas eólicas de 15 MW y estamos trabajando en conectores para cumplir con las especificaciones de las turbinas de 20 MW de próxima generación, con las lecciones que hemos aprendido en las últimas tres décadas.

Otro objetivo de TE es hacer que la instalación de proyectos de energía renovable sea más fácil, segura y confiable. Por ejemplo, nuestros conectores separables para parques eólicos marinos permiten que una sola persona complete las conexiones en una turbina. También ofrecemos servicios de capacitación para educar a los instaladores y ensambladores de cables sobre técnicas que permiten instalaciones precisas y seguras, ya que la instalación adecuada de equipos desde el principio es esencial para la confiabilidad de la red a largo plazo.

De todas las mejoras necesarias para preparar las redes para la electrificación de todo, una de las más importantes es la necesidad de un almacenamiento de energía generalizado y confiable. El almacenamiento de energía era una prioridad secundaria en el pasado, cuando las empresas de servicios públicos podían encender o apagar fácilmente los generadores alimentados por combustibles fósiles según la demanda. Sin embargo, la producción variable de fuentes de energía renovables requiere formas de almacenar el exceso de energía cuando las condiciones son favorables y luego hacer que esa energía esté disponible cuando la demanda supere la oferta actual. 

La industria de servicios públicos está explorando una gama de tecnologías de almacenamiento, incluidos los sistemas que utilizan el exceso de electricidad para bombear agua a las áreas de retención y luego liberar esa agua para alimentar turbinas hidroeléctricas cuando sea necesario. Del mismo modo, los sistemas alimentados por aire utilizan el exceso de electricidad para comprimir y almacenar aire que se puede utilizar más tarde para hacer girar las turbinas. Los avances en la tecnología de baterías también permitirán un mayor uso de los sistemas de almacenamiento de baterías que pueden cargarse con energías renovables cuando las condiciones son ideales.

En última instancia, el hidrógeno es un fuerte candidato para el almacenamiento de energía sostenible a largo plazo. El exceso de electricidad se puede utilizar para crear hidrógeno, que los operadores de servicios públicos pueden almacenar y utilizar cuando la producción de fuentes de energía renovables es baja. El proceso ya está probado, pero la actual falta de eficiencia en la producción de hidrógeno a partir del exceso de electricidad limita su viabilidad comercial. Sin embargo, una vez que las redes eléctricas globales producen mucha más energía de la necesaria para satisfacer la demanda actual, y generan esa electricidad a partir de fuentes renovables, la conversión de hidrógeno verde puede ser un componente importante para resolver los problemas energéticos del mundo.

Estos cambios ya están ocurriendo ahora, Pero creemos que el ritmo de la innovación debe acelerarse para mantenerse al día con la creciente demanda impulsada por la electrificación de todo. Además, los avances no pueden limitarse a un área y deben desarrollarse de forma simultánea en torno a la capacidad de generación, las subestaciones, el cableado, los conectores, los sensores, los sistemas de monitoreo y las tecnologías de almacenamiento.

La colaboración en todo el panorama energético es la clave para transformar con éxito la red eléctrica. TE desempeñará su papel al trabajar con sus clientes para ayudar a integrar más generación de energía renovable en sus redes y realizar otras mejoras que garanticen que la próxima generación de infraestructura eléctrica sea inteligente, más segura, sostenible, estable y duradera.