Estrategias de Control Secundario Distribuido para la Integración Masiva de Microrredes Híbridas CA/CC en Sistemas de Distribución
Director del proyecto
Dr. Enrique Espina, académico e investigador Departamento de Ingeniería Eléctrica Usach.
Contexto
Hoy en día, el avance de las tecnologías electrónicas ha impulsado el desarrollo de nuevas soluciones para enfrentar problemas medioambientales, especialmente en el uso y distribución de energía eléctrica. Un ejemplo de esto son las microrredes, pequeños sistemas eléctricos que combinan distintas fuentes de energía (como paneles solares, baterías, o incluso vehículos eléctricos) para abastecer de energía a comunidades, edificios o barrios, usando corriente alterna (CA) o continua (CC). Dado que cada vez usamos más energías renovables y vehículos eléctricos, se espera que estas microrredes se integren masivamente a las redes eléctricas locales. Por eso es fundamental estudiar cómo operan, para asegurar que sean eficientes, seguras y confiables.
Problema
Las redes eléctricas actuales, las que usamos en nuestras casas y ciudades, están diseñadas principalmente para trabajar con corriente alterna (CA), en sistemas de tres fases y cuatro cables. Sin embargo, muchas de las cargas conectadas (como las de las casas) son monofásicas, lo que provoca desequilibrios eléctricos. Cambiar todo el sistema a corriente continua (CC), que tiene ciertas ventajas, no es una opción viable porque sería demasiado costoso y técnicamente complejo. Además, los generadores de energía que se usan en las microrredes pertenecen a diferentes operadores, lo que hace difícil que trabajen de forma totalmente coordinada. Por eso, es necesario desarrollar nuevas formas de control que permitan integrar microrredes CA/CC sin necesidad de que todos los actores cooperen entre sí.
Solución
Este proyecto busca diseñar y probar estrategias de control innovadoras —tanto cooperativas (cuando todos los sistemas trabajan juntos) como no cooperativas (cuando cada sistema funciona de manera independiente)— para que las microrredes híbridas, que combinan corriente alterna y continua, puedan conectarse de manera eficiente a las redes eléctricas locales. También se desarrollará un Sistema de Gestión de Energía (EMS) que permita priorizar el uso de energías renovables y se construirá un banco experimental donde se puedan probar estas soluciones en condiciones reales y simular el funcionamiento de barrios residenciales.
Objetivos
1. Entender y medir cómo afecta la integración masiva de distintos tipos de generadores eléctricos (monofásicos y trifásicos) en forma de microrredes híbridas CA/CC al funcionamiento de las redes eléctricas locales.
2. Diseñar estrategias de control distribuido, es decir, formas de coordinar el trabajo de estos sistemas eléctricos tanto cuando cooperan entre sí como cuando operan de manera más independiente.
3. Crear un Sistema de Gestión de Energía (EMS) que permita aprovechar al máximo la energía generada por fuentes renovables dentro de estas microrredes.
4. Armar un banco experimental que permita probar todas estas ideas y validar que realmente funcionan tanto en simulaciones como en pruebas reales.
Beneficios
Este proyecto ofrece una respuesta a uno de los grandes desafíos actuales en energía: cómo conectar de manera masiva y eficiente microrredes híbridas a las redes eléctricas que ya existen, asegurando que funcionen bien y sean sostenibles. Gracias al diseño de estrategias avanzadas de control y gestión, se logrará optimizar el uso de energías renovables, reduciendo costos y emisiones. Además, el proyecto contribuirá a la formación de estudiantes universitarios en áreas clave para el futuro energético, impulsará la investigación académica y generará resultados que podrán ser aplicados en sistemas reales, beneficiando tanto a la comunidad científica como a la sociedad en general.
