Un grupo de ingeniería de la UPV/EHU ha optimizado la tecnología de conversión de líneas de corriente alterna a corriente continua con el objetivo que esa transmisión se realice de un modo más sencillo, ágil y, por tanto, menos costoso.
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Lunes 21 de abril de 2014 | UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO
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Normalmente, la electricidad se transporta mediante corriente alterna, pero no es el único modo, y no siempre es el mejor. En algunos casos, se emplea la corriente continua de alta tensión, la llamada HVDC (del término inglés High Voltage Direct Current). En España, por ejemplo, existe una sola línea de corriente continua, la que une la península con las Islas Baleares; todas las líneas restantes transportan la electricidad mediante corriente alterna.
De hecho, “la corriente continua es muy adecuada para las líneas submarinas y subterráneas”, asegura Marene Larruskain, una de las ingenieras del grupo GISEL de la Universidad del País Vasco. Además, “se requiere una menor inversión para construir las líneas de corriente continua, y tienen menos pérdidas en el transporte de electricidad”. Sin embargo, al ser la mayoría de las líneas de la red eléctrica de corriente alterna, se requieren convertidores para cambiar el tipo de transporte de electricidad, los cuales tienen un precio elevado. “Es por ello que las líneas de corriente continua son apropiadas a partir de una cierta longitud —ha precisado Larruskain—. Y es esa, precisamente, la utilidad que se les da a las líneas de corriente continua de alta tensión, la de transportar electricidad en distancias muy largas; de hecho, las líneas más largas que existen son de corriente continua”. Hay instalaciones de transporte de electricidad de corriente continua en los cinco continentes. El ejemplo típico lo forman las líneas de transporte de las grandes centrales hidráulicas: la central de Itaipu en Sudamérica, la central de los tres cañones en China, etc.
De hecho, “la corriente continua es muy adecuada para las líneas submarinas y subterráneas”, asegura Marene Larruskain, una de las ingenieras del grupo GISEL de la Universidad del País Vasco. Además, “se requiere una menor inversión para construir las líneas de corriente continua, y tienen menos pérdidas en el transporte de electricidad”. Sin embargo, al ser la mayoría de las líneas de la red eléctrica de corriente alterna, se requieren convertidores para cambiar el tipo de transporte de electricidad, los cuales tienen un precio elevado. “Es por ello que las líneas de corriente continua son apropiadas a partir de una cierta longitud —ha precisado Larruskain—. Y es esa, precisamente, la utilidad que se les da a las líneas de corriente continua de alta tensión, la de transportar electricidad en distancias muy largas; de hecho, las líneas más largas que existen son de corriente continua”. Hay instalaciones de transporte de electricidad de corriente continua en los cinco continentes. El ejemplo típico lo forman las líneas de transporte de las grandes centrales hidráulicas: la central de Itaipu en Sudamérica, la central de los tres cañones en China, etc.
Teniendo en cuenta que actualmente la mayor parte del transporte de electricidad se hace mediante líneas de corriente alterna, “nuestro objetivo no es, en ningún caso, reemplazar esas líneas por líneas de corriente continua. Nuestra propuesta se basa en utilizar la corriente continua a modo de solución en los casos en que haya problemas con las líneas de corriente alterna”, explica Larruskain. Las energías renovables pueden ser un ejemplo de ello.
Las energías renovables se producen de un modo muy irregular; el viento, por ejemplo, puede ser muy fuerte en algunos momentos, y muy flojo en otros. Y esa producción puede no coincidir con los momentos de mayor consumo de energía. “Un modo de subsanar el problema que le acarrea esa situación al suministro de electricidad podría ser unir los parques o las estaciones de varios países en los que se producen energías renovables. De ese modo, si en un momento dado una región tiene un consumo elevado de energía pero no está produciendo energía renovable, podría satisfacer su demanda con la energía renovable que se está produciendo en algún otro lugar —ha esclarecido la investigadora—. Al tener una red global, se podría equilibrar la variabilidad de producción de las energías renovables. El grupo GISEL de la UPV/EHU propone que esas redes globales sean de corriente continua.
El objetivo, favorecer la transmisión
El grupo GISEL trabaja para mejorar los convertidores de intercambio energético entre las líneas de corriente continua y las de corriente alterna. En concreto, están trabajando en una nueva tecnología para convertidores, llamada VSC (Voltage Source Converter). En comparación con la tecnología clásica, “la VSC presenta muchas ventajas; entre otras, es más fácil controlar la potencia que transporta, y eso es muy importante en los parques eólicos, por ejemplo. Asimismo, dado que la corriente continua tiene grandes ventajas económicas en las líneas submarinas, es muy apropiada para ellas”.
Sin embargo, la tecnología VSC también tiene varios inconvenientes: por un lado, tiene una capacidad menor para transportar energía, las pérdidas de energía son mayores y no responde bien cuando surgen problemas. Por ejemplo, cuando hay un cortocircuito, el sistema tiene problemas. Así pues, “trabajamos para minimizar esos problemas”, explica la investigadora.
Por otro lado, los investigadores quieren aprovechar las ventajas de ambos medios de transporte de electricidad, para poder responder a un consumo de energía creciente. Y es que “aunque cada vez se produce más energía para hacer frente a la demanda, pueden surgir problemas a la hora de transportar esa energía. No siempre es posible introducir el excedente de energía producida en las líneas ya existentes, debido a los límites de las mismas. En esos casos, la utilización de la corriente continua puede solucionar el problema de las líneas de corriente alterna ya instaladas, porque, entre otras cosas, las líneas de HVDC pueden transportan una potencia mayor”, explica Larruskain.
El grupo de investigación GISEL ha estudiado cómo hacer compatibles las características de las líneas de corriente alterna y corriente continua. Las líneas eléctricas de corriente alterna son trifásicas. Por tanto, el número de conductores es de tres, o sus múltiplos. Las líneas de HVDC, sin embargo, tienen dos polos: uno positivo y otro negativo. “¿Cómo dividiremos dos polos entre tres conductores? —se pregunta Larruskain—. Si utilizamos un polo por cada fase, uno de los conductores de la línea original quedará libre, y se perderá parte de la potencia. Por ello, a cada polo de la línea de corriente continua le corresponde una línea y media de corriente alterna. Aunque parezca imposible, hay varias formas de hacer ese reparto.
“Se prevé que en el futuro las redes HVDC convivan con las redes de corriente alterna, que son mayoritarias hoy en día. Transmitir la corriente continua en las líneas que existen actualmente puede ser un primer paso para constituir redes HVDC” ha explicado la ingeniera de la UPV/EHU.
Información complementaria
Este estudio se ha realizado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Minas y Obras Públicas. La directora del departamento es la catedrática Inmaculada Zamora, y el grupo de investigación lo forman las doctoras Marene Larruskain, Oihane Abarrategui y Araitz Iturregi. El grupo ha publicado seis artículos en varias revistas científicas, y ha realizado otras tantas presentaciones en relación a este tema. Además, han registrado dos patentes en España: un equipo limitador de corriente, y un sistema para limitar la tensión en las estaciones de convertidor.
Referencias bibliográficas
M. Larruskain, I. Zamora, O. Abarrategui, A. Iturregi. Enero del 2014. “VSC-HVDC configurations for converting AC distribution lines into DC lines”. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 54: 589 -597 040 0142-0615 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142061513003360
M. Larruskain, I. Zamora, O. Abarrategui, A. Iturregi. 2013. “A Solid-State Fault Current Limiting Device for VSC-HVDC Systems”. International Journal of Emerging Electric Power Systems, Volume 14, Issue 5: 375–384, ISSN (onlinekoa) 1553-779X, ISSN (inprimatua) 2194-5756, DOI: 10.1515/ijeeps-2013-0017. http://www.degruyter.com/view/j/ijeeps.2013.14.issue-5/ijeeps-2013-0017/ijeeps-2013-0017.xml
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| Se prevé que en el futuro las redes HVDC convivan con las redes de corriente alterna |
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