Los desafíos del diseño eléctrico de una central de producción de energía

Para el año 2040, se espera que el consumo mundial de energía crezca un 28% según el International Energy Outlook. Por lo tanto, el sector de la energía se enfrenta a un gran desafío: satisfacer la necesidad energética mundial. En la sociedad moderna, los seres humanos no pueden vivir sin electricidad, por lo que la central de producción de energía tiene un papel esencial y estratégico.
La operación de dispositivos tecnológicos en el hogar, como la refrigeración, los medios de transporte como los aviones, la maquinaria en infraestructuras críticas como los hospitales sería impensable sin electricidad.
La central de producción de energía es la instalación industrial donde se genera la energía eléctrica. La electricidad es una fuente de energía secundaria ya que se deriva de la transformación de las fuentes de energía primaria. Las fuentes primarias se pueden usar directamente, sin ningún tipo de tratamiento: carbón, sol, viento, uranio, petróleo son algunas de ellas. También hay diferentes tipos de central de producción de energía, que se clasifican en función del tipo de combustible que se utiliza en el proceso.
Una central eléctrica puede clasificarse según el tipo de combustible utilizado en el proceso de generación. En una planta de energía nuclear, el uranio y el torio se utilizan como combustible principal. La energía hidroeléctrica aprovecha la fuerza gravitacional del agua que fluye. En la central térmica, la electricidad se produce mediante la combustión de petróleo, carbón o gas natural. Las plantas de energía geotérmica explotan la energía en la corteza terrestre. Las plantas de energía eólica y solar usan energía solar o eólica.
¿Cuáles son los desafíos en el diseño del sistema eléctrico de una central de producción de energía?
El objetivo principal de las centrales de producción de energía es obviamente el correcto funcionamiento de toda la central para que no haya interrupciones en la producción de energía. El suministro fiable y seguro de energía es la máxima prioridad. Cualquier eventual falla de la planta causaría daños materiales y morales.
La entidad que transmite electricidad desde las plantas de generación a las redes de distribución local, pasando por la red eléctrica es el operador del sistema de transmisión. Los desastres naturales y los desequilibrios en la generación o el consumo de energía son las principales fuentes de preocupación. Por esta razón, los operadores de sistemas de transmisión regionales y nacionales están interconectados para minimizar el evento de falla de la red.
Las funciones del TSO en un mercado de electricidad incluyen administrar la seguridad del sistema de energía en tiempo real y coordinar la oferta y la demanda de electricidad que evita fluctuaciones en la frecuencia o interrupciones del suministro.
Se requiere que el Operador del sistema mantenga un equilibrio continuo (segundo a segundo) entre el suministro de energía de las centrales de producción de energía y la demanda de los consumidores, y también asegure la provisión de reservas que permitan contingencias repentinas. El operador del sistema logra esto al determinar la combinación óptima de estaciones de generación y proveedores de reserva para cada período de comercialización en el mercado, instruyendo a los generadores sobre cuándo y cuánta electricidad generar. La gestión de cualquier evento contingente que cause la interrupción del equilibrio entre la oferta y la demanda también es esencial.
En caso de avería o una interrupción inesperada, es importante que la instalación eléctrica garantice un suministro de emergencia suficiente como mínimo para garantizar que el equipo se detenga. Una conexión a tierra incorrecta, un cableado inadecuado o prácticas deficientes de mantenimiento son los problemas más comunes que están afectando la calidad de la fuente de alimentación.
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