Análisis comparativo de la operación de sistemas de distribución LVDC y LVAC
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Resumen
La evolución de la energía eléctrica ha tomado gran importancia en el mundo, puesto que, busca hacer una transición energética centrándose en un menor impacto ambiental por la forma como se genera, transmite, distribuye y se consume la energía. Hoy en día, la sociedad busca una mejor alternativa de tener una eficiencia energética al generar con fuentes renovables o no convencionales, esto implica que se dejen de lado las formas de generar energía que causen gran impacto ambiental como generación de energía por hidrocarburos o carbón. Para esto, inicia una nueva sociedad con las energías renovables que cada vez toman más relevancia de usarlas en todo el mundo. La energía eólica es una fuente renovable que aprovecha corrientes de viento a gran velocidad, para propulsar un generador y así obtener la energía, así mismo, la energía solar aprovecha la irradiancia que se tiene generada por el sol, y por medio de células fotovoltaicas se genera energía eléctrica. Asimismo, la transición energética ha impactado directamente en los electrodomésticos y equipos que se usan hoy en día. Cuando se habla de la industria, muchas aplicaciones que requieren de fuerzas mecánicas funcionan con AC. Sin embargo, la mayoría de las cargas eléctricas utilizadas en la vida cotidiana —como electrodomésticos, dispositivos electrónicos y otros equipos— operan con DC, representando más del 50% de las cargas a nivel mundial. Considerando el alto porcentaje de cargas que operan en DC y las ventajas que ofrece la integración de energía solar a gran escala — particularmente al evitar pérdidas en la capacidad instalada—, la industria ha optado por desarrollar soluciones y enfoques más eficientes, como la transmisión y distribución en DC. Las tecnologías HVDC y LVDC no solo facilitan la incorporación directa de fuentes no convencionales a la red, sino que también permiten llevar energía en DC directamente a las acometidas cuando las cargas lo requieren. Además, una señal sinusoidal con una frecuencia determinada —como ocurre en AC— genera el denominado efecto piel en los conductores, lo que reduce su capacidad nominal. En contraste, al tratarse de una señal continua como en DC, este efecto no se presenta. A esto se suman otras ventajas, como la ausencia de potencia reactiva y la menor influencia de fenómenos como la inductancia mutua o la capacitancia en las líneas. Por estas razones, la tecnología de distribución en LVDC se posiciona como una alternativa relevante que merece ser estudiada.
Abstract
The evolution of electric energy has gained great importance in the world, as it seeks to make an energy transition focusing on a lower environmental impact in the way energy is generated, transmitted, distributed, and consumed. Nowadays, society is looking for a better alternative to achieve energy efficiency by generating energy from renewable or non-conventional sources. This implies leaving behind the methods of energy generation that cause significant environmental impact as energy generation through hydrocarbons or coal. For this, a new society begins with renewable energies, which are increasingly gaining relevance for use around the world. Wind energy is a renewable source that takes advantage of high-speed wind currents to drive a generator and thus obtain energy. Likewise, solar energy takes advantage of the irradiance generated by the sun, and through photovoltaic cells electric energy is generated. Likewise, the energy transition has directly impacted the appliances and equipment that people use today. When it comes to industry, many applications that require mechanical forces operate with AC. However, most of the electrical loads used in everyday life—such as appliances, electronic devices, and other equipment—operate with DC, representing more than 50% of loads worldwide. Considering the high percentage of loads that operate on DC and the advantages offered by large-scale integration of solar energy—particularly by avoiding losses in installed capacity—the industry has opted to develop more efficient solutions and approaches, such as DC transmission and distribution. HVDC and LVDC technologies not only facilitate the direct incorporation of non-conventional sources into the grid, but also allow energy in DC to be delivered directly to service entries when the loads require it. Moreover, a sinusoidal signal with a given frequency—as occurs in AC—generates the so-called skin effect in conductors, which reduces their nominal capacity. In contrast, since it is a continuous signal as in DC, this effect does not occur. Added to this are other advantages, such as the absence of reactive power and the lesser influence of phenomena like mutual inductance or capacitance in the lines. For these reasons, LVDC distribution technology is emerging as a relevant alternative that deserves to be studied.
Palabras clave
LVAC, LVDC, Transición energética, Energías renovables, ETAP, Pérdidas de potencia, Perfiles de tensión
Keywords
Energy transition, Renewable energies, ETAP, Power Losses, Voltage profiles