Prepare su código de red Cedric Briand, director de Producto, Kohler
Con la aparición de proveedores de energía renovable, el sector de la generación de energía en Europa está cambiando. En el pasado, un pequeño número de grandes centrales de gas, carbón o nucleares trabajaban de forma conjunta en una red centralizada. Sin embargo, la tendencia actual es hacia la creación de un modelo distribuido con un gran número de grupos electrógenos más pequeños de energía renovable.
Esta transformación está acelerándose y se espera que los recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés) superen a la generación centralizada en una proporción de 5 a 1 en 2024 .
Los reguladores se enfrentan al impacto que estos cambios tendrán en el rendimiento de la red. La generación de energía renovable es más variable que las fuentes de energía tradicionales. El aumento del número de proveedores también aumenta la complejidad de la red. Como resultado de estos retos, están desarrollándose códigos de red para controlar la conexión de los módulos de generación de energía a la red.
Mientras que a nivel europeo todavía están debatiéndose los códigos de red, algunos países como Alemania y el Reino Unido ya han implementado una legislación a escala local. Kohler ha revisado estas tendencias y ha analizado su impacto en los requisitos de las unidades de generación de energía, como los grupos electrógenos diésel, que funcionarán en paralelo a la red.
El código de red y los grupos electrógenos diésel
La Comisión Europea (CE) ha establecido el Código de red de la Unión Europea sobre requisitos para grupos electrógenos (NC RfG, por sus siglas en inglés). El código pretende armonizar las normas de conexión de los módulos de generación de energía y aumentar la seguridad de la red. Aunque el NC RfG aún no está terminado, algunos países han adoptado códigos locales con antelación a la normativa europea.
Históricamente, los grupos electrógenos han funcionado independientemente de la red, pero el nuevo código de red les permite mantener una conexión y exportar energía a la red. De hecho, la contribución de los módulos de generación de energía está convirtiéndose en un aspecto vital para la estabilidad de la red. El código adopta un enfoque segmentado en función del tamaño del grupo electrógeno. Es importante tener en cuenta que los códigos locales pueden diferir de las normas europeas, ya que cuentan con diferentes umbrales de potencia para cada categoría. A continuación se muestra un resumen del desglose por categorías:
Tabla 1 - Desglose de categorías de grupos electrógenos
El NC RfG estipula una amplia gama de parámetros para los grupos electrógenos. Entre ellos, están la potencia activa y la frecuencia, la potencia reactiva y la tensión, así como las condiciones de conexión y reconexión. Además, el concepto de apoyo dinámico a la red permite al grupo electrógeno responder a los cambios de tensión, lo que se conoce como «fault ride-through» o mantenimiento de la conexión en caso de caída de tensión. Los grupos electrógenos que cumplan los requisitos del código suministrarán potencia reactiva a la red en caso de perturbación, manteniendo así la tensión de la red a un nivel aceptable. Sus capacidades técnicas y su rendimiento deben coincidir con los requisitos de la red para maximizar la estabilidad y la solidez de la red en caso de perturbaciones.
Aunque la aplicación del NC RfG aún sigue en curso, algunos países ya han aprobado su propia normativa local, que tiene en cuenta el código más amplio. Por ejemplo, Alemania ha adoptado la norma VDE-AR-N-4110, y el Reino Unido, la norma G99 como código local para los grupos electrógenos que se conectan a la red.
Los proveedores de energía, los operadores de sistemas de transmisión y los operadores de sistemas de distribución se enfrentan al reto de un marco normativo técnicamente complejo y cambiante. Los nuevos proyectos deben diseñarse, construirse y conectarse según los códigos locales y los europeos más amplios. Kohler ha desarrollado un enfoque para ayudar a sortear esta dificultad utilizando diseños de grupos electrógenos «congelados».
Diseño y aplicaciones de los grupos electrógenos «congelados»
Para cumplir de forma proactiva los códigos de red locales actuales y los códigos europeos más amplios del futuro, Kohler ha emprendido un enfoque vanguardista para establecer una gama de grupos electrógenos con «certificación de código de red». Esta gama de productos brinda a los clientes la confianza sobre su capacidad técnica para cumplir los requisitos de la red y mantener dicho cumplimiento de forma continua.
Alemania ha adoptado un enfoque proactivo para estandarizar la conexión de los módulos de generación de energía a la red, como demuestra su código local. Por ello, el diseño de la gama de soluciones de grupos electrógenos a medida de Kohler se basa en los requisitos alemanes. Para este proyecto de desarrollo se eligieron ocho grupos electrógenos con motores Volvo.
El proceso de certificación se llevó a cabo en colaboración con FGH, un organismo de certificación independiente. Kohler y FGH probaron, evaluaron y verificaron los modelos de simulación numérica en relación con un amplio espectro de condiciones de la red. Utilizaron pruebas de funcionamiento para confirmar la precisión del modelo en comparación con su rendimiento real.
Los modelos de simulación se basan en las características de los grupos electrógenos. Las pruebas miden la capacidad de todo el sistema para cumplir los requisitos de potencia activa y reactiva junto con las condiciones de conexión y reconexión. Algunos sistemas y componentes concretos no pueden cambiarse una vez que el grupo electrógeno ha sido puesto en marcha, ya que cambiarlos puede invalidar la certificación basada en el modelo. Estas piezas se «congelan» para asegurar el cumplimiento del código.
Entre los ejemplos de componentes congelados se encuentran:
- Alternadores sobredimensionados con un grupo electrógeno de imanes permanentes (PMG, por sus siglas en inglés) que puede ofrecer la capacidad de soportar un cortocircuito a 3*In durante 10 segundos. El alternador también cuenta con un regulador de tensión automático para ofrecer un cumplimiento total de los requisitos del código de red, incluso si hubiera actualizaciones de firmware en el sistema.
- Paneles de control con pantalla táctil de 12 pulgadas configurados para funcionar en paralelo a la red. Las interfaces de usuario ofrecen una supervisión y un diagnóstico precisos del sistema y muestran el acceso a valores críticos, como la potencia, el factor de potencia, la potencia reactiva, la frecuencia, la tensión y la corriente.
- Relés de protección con un dispositivo certificado con código de red para la supervisión de la alimentación de la red.
- Disyuntores con unidad de protección Micrologic 5.0.
Hay otros componentes de estos grupos electrógenos que pueden modificarse sin que su certificación se vea afectada. Por ejemplo, las adiciones a la cubierta, las paredes dobles y los depósitos de combustible de gran autonomía son modificaciones aceptables y no afectan a la precisión de la simulación.
La gama de grupos electrógenos de Kohler con «certificación de código de red» se identifica con las letras VDE tras el código de producto para indicar su conformidad con la norma alemana VDE-AR-N 4110. La disponibilidad de esta gama de grupos electrógenos garantiza que los clientes puedan obtener la aprobación de conexión a la red para sus proyectos sin demora.
El futuro de la red
La generación de energía en Europa está evolucionando hacia un modelo distribuido debido al aumento de proveedores de energía renovable. Es probable que esta tendencia continúe y siga ganando peso. Por ello, la red es cada vez más susceptible a las perturbaciones eléctricas y requiere un nuevo enfoque de estabilización.
En varios países hay en progreso o se han establecido ya normas locales para la conexión de los grupos electrógenos a la red, en consonancia con el código europeo. La proliferación de códigos locales y la aplicación del NC RfG están creando un entorno complejo y desafiante. No obstante, el objetivo principal de estos códigos sigue siendo el mismo. Pretenden regular la conexión de grupos electrógenos en paralelo a la red para que estos puedan apoyar al sistema en caso de avería con el suministro de corriente reactiva y evitando que la tensión baje demasiado.
Para obtener la aprobación de las nuevas conexiones a la red, será necesario cumplir los códigos locales y europeos. En Kohler, estamos al tanto de estos cambios en la normativa; ya hemos invertido en investigación y desarrollo y hemos creado una gama de productos para cubrir estas necesidades. También estamos explorando una gama más amplia de grupos electrógenos preparados para VDE con mayores potencias. Este proyecto de investigación y desarrollo en curso supondrá un trampolín tecnológico importante de cara a las próximas normativas.
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Cedric Briand, director de Producto, Kohler.
