El CEDER se refuerza con un exclusivo convertidor capaz de variar la frecuencia y la tensión de la red de 15kV

El CEDER-CIEMAT, ubicado en Lubia, ha llevado a cabo las pruebas inaugurales de un convertidor de desacoplo que marcará un hito en la capacidad de control y estabilidad de la red eléctrica.

La UTE Hess Ric ha suministrado e instalado este innovador equipo de electrónica de potencia de desacoplo, diseñado para ser capaz de variar la frecuencia y la diferencia de potencial de una red de media tensión. Asimismo, con la vinculación de unas baterías externas, también será capaz de generar una red con posibilidad de funcionamiento aislado en media tensión de 15 kV. El importe total del contrato asciende a 535.909 euros.

El equipo de Hesstec ha realizado las pruebas de puesta en marcha del equipo en la red de 15 kV y ha demostrado el eficaz funcionamiento del convertidor. Con capacidades que van más allá de la estabilización de tensiones y frecuencias, este dispositivo es un gran avance en la gestión de flujos de potencia activa y reactiva en el sistema.

Durante las pruebas de puesta en marcha, en la que han participado investigadores del Departamento de Energía y de la unidad de Accionamientos Eléctricos del Departamento de Tecnología, todos ellos del CIEMAT, se ha llevado a cabo una serie exhaustiva de ensayos para valorar su funcionamiento en diversas condiciones.

Pruebas de funcionamiento

Fueron iniciadas probando la capacidad del sistema para desarrollar un flujo de potencia, tanto activa como reactiva en los cuatro cuadrantes, operando conectado a la red general. A continuación, se modificó la corrección del factor de potencia en modo de conexión a la red general, evidenciando su versatilidad y adaptabilidad a diferentes demandas.

Se realizaron pruebas adicionales de control de potencia activa y reactiva, con rampa de pendiente cero, sin variación de la frecuencia y tensión, lo que permitió una evaluación de su capacidad de respuesta. Posteriormente, se desconectó el sistema de la red general (operación en modo isla) para pasar a la regulación de frecuencia y tensión con una rampa determinada, donde se modificaron parámetros clave y se evaluó la respuesta dinámica del sistema. Además, se cargaron y ejecutaron perfiles de frecuencia o tensión en modo isla, proporcionando un escenario completo de funcionamiento independiente.

En este contexto de pruebas, se incluyó la comunicación del convertidor con el sistema de gestión propio de la red eléctrica en el CEDER-CIEMAT. Se configuraron y ejecutaron pruebas de lectura remota de parámetros, así como el envío de información al sistema de control del convertidor mediante la plataforma interna del centro.

La integración cuidadosa entre el convertidor y el sistema de gestión del CEDER permitió una transmisión fluida de datos, asegurando la supervisión en tiempo real de su rendimiento y estado operativo. Estas pruebas adicionales confirmaron que el convertidor de desacoplo no solo ofrece un control avanzado de la red eléctrica, sino que también está perfectamente integrado en el entorno tecnológico del CEDER.

La capacidad de comunicación bidireccional entre el convertidor y el sistema de gestión proporciona una herramienta para monitorear y gestionar eficientemente el sistema eléctrico del centro, permitiendo una respuesta rápida ante cualquier eventualidad.

Por otro lado, la operatividad en modo isla proporciona un entorno ideal para la experimentación y caracterización de prototipos, permitiendo estudiar su comportamiento frente a distintos escenarios, como caídas de tensión o incrementos inesperados de frecuencia. Además, el convertidor de desacoplo abre las puertas a nuevas áreas de investigación en el sector eléctrico.

Proyecto iniciado en 2022

El proyecto, iniciado a finales de septiembre de 2022, se ha desarrollado en tres momentos clave. El primero ha implicado la entrega del proyecto de ejecución, detallando aspectos técnicos y presupuestarios. En el segundo se ha validado y entregado el equipo en el CEDER, previa verificación de su correcto funcionamiento en las instalaciones del fabricante.

Finalmente, en un tercer periodo, se ha completado la instalación, puesta en marcha y pruebas de aceptación, culminando con la legalización ante la autoridad competente.

La arquitectura del equipo presenta una estructura sofisticada que incorpora dos transformadores para facilitar la conversión de tensiones entre los niveles de media y baja tensión. Además, consta de dos etapas de conversión: un convertidor electrónico de potencia bidireccional alterna/continua (AC/DC) y un convertidor bidireccional DC/AC, estratégicamente conectados para asegurar un funcionamiento óptimo y seguro.

Entre sus funcionalidades destacadas se encuentran el control automático de la frecuencia y de la evolución de la tensión y la frecuencia en función de la potencia medida, así como el control directo de la potencia activa y reactiva.

Asimismo, el equipo ofrece la capacidad de emular la inercia de un generador síncrono o de una red, y compensar el factor de potencia en el punto de conexión. Una característica adicional es la posibilidad de inhibir el convertidor AC/DC, permitiendo que el convertidor DC/AC opere en modo isla y genere una red de tensión y frecuencia variable a partir de la tensión de la etapa de continua intermedia.

Proyecto europeo Sinnogenes

Con la creciente integración de energías renovables distribuidas, surge la necesidad imperante de abordar los desafíos asociados a la estabilidad y seguridad de la red. En este contexto, el proyecto europeo Sinnogenes cobra relevancia al explorar soluciones basadas en elementos de almacenamiento de respuesta rápida, como volantes de inercia y bancos de supercondensadores.

El objetivo de Sinnogenes es analizar cómo estos elementos pueden contribuir a estabilizar la red frente a variaciones en la frecuencia y tensión. Es un paso adelante en la adaptación del sistema eléctrico a las demandas de una era marcada por la energía renovable.

La instalación del convertidor de desacoplo en el CEDER de Soria no solo consolida su posición como centro de investigación puntero en el ámbito de las energías renovables, sino que también abre nuevas posibilidades para el desarrollo tecnológico y la innovación en el sector eléctrico a nivel nacional e internacional a la vez que favorece la integración de las fuentes renovables a la red eléctrica.