29 de junio de 2021 + Casos de Éxito
Cuando la supertormenta Sandy azotó Nueva Jersey en 2012 y dejó sin energía a más de 2 millones de residentes, Montclair State University (MSU) tomó la determinación de procurar una microrred para el campus. De esa manera, la próxima vez que una gran tormenta azotara y se interrumpiera el suministro eléctrico, la segunda universidad más grande del estado generaría su propia energía.
Cuando los feroces vientos de Sandy derrumbaron árboles y líneas de electricidad, llevó una semana restaurar el servicio de energía en MSU y reanudar las clases. Pero no fue otra monstruosa tormenta el factor que acentuó la necesidad de la institución de una microrred, es decir, una red de energía independiente que opera en sincronía con la red principal o de forma autónoma.
En mayo de 2016, la turbina de la planta de energía de la universidad estaba fuera de servicio para un mantenimiento anual cuando un automóvil chocó un poste de energía y derribó uno de los dos alimentadores de 26 kV de la empresa suministradora de energía local en el campus. No mucho tiempo después, el alimentador restante también quedó fuera de servicio.
“Un gran buitre aterrizó sobre una línea de energía, abrió sus alas y creó un puente entre dos líneas, por lo que provocó que los fusibles explotaran y el campus quedó sin energía eléctrica”, comentó el vicepresidente de Instalaciones de la Universidad de MSU, Shawn Connolly. “A excepción de las cargas críticas, que se alimentan mediante generación de emergencia, perdimos las actividades de todo el campus durante una tarde completa”.
Sin electricidad para el funcionamiento de las luces o las computadoras, la universidad se vio obligada a posponer exámenes finales y ampliar el semestre académico un día completo, explicó.
Los administradores de MSU sabían que una buena microrred mantendría el suministro de energía cuando la red principal quedara fuera de servicio y, por lo tanto, le ahorraría dinero a la universidad. Pero también sabían que obtener la tecnología correcta es más importante que la microrred en sí misma. Era necesario agregar otro cerebro inteligente al campus.
La inteligencia detrás de cualquier microrred radica en su controlador, es decir, el software y los componentes de control que rigen la manera en que se desempeña y coordinan las tareas, ya sea que se trate de “aislar” sin sobresaltos durante interrupciones del servicio o de responder automáticamente a cambios en las condiciones de carga de la energía. Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) fue elegida para la creación personalizada de ese “cerebro” de la microrred de MSU.
CRECIMIENTO DE LAS ASOCIACIONES PARA FINANCIACIÓN
Ubicada a solo 12 millas de la Ciudad de Nueva York, MSU es una universidad de investigación pública en la que estudian más de 21,000 estudiantes, casi el doble con respecto a dos décadas atrás. El campus de 253 acres cuenta con calles y pasajes peatonales bordeados de árboles.
Dos de estos edificios, que se encuentran sobre Yogi Berra Drive, albergan proezas de la tecnología. El más grande contiene la planta combinada de calefacción, refrigeración y energía (CHCP) de la universidad, que entró en servicio en 2013. El segundo edificio, más pequeño, está conectado por un corto pasillo y alberga la tecnología de microrred de MSU, que se encuentra en funcionamiento desde principios de 2018.
Ambas instalaciones fueron posibles gracias a asociaciones público-privadas entre MSU y DCO Energy, la empresa de desarrollo de energía de Nueva Jersey. Esto permitió implementar la planta de CHCP y, luego, la microrred, expresó Connolly.
EL POTENCIAL DE UNA “VERDADERA MICRORRED”
La planta de CHCP de 5.4 mW de la universidad genera vapor de manera eficiente para calefacción y agua refrigerada para equipos de aire acondicionado, además de generar electricidad mediante el uso de gas natural. Provee el 85 por ciento de las necesidades de electricidad de la universidad, y la empresa suministradora de energía regional provee el resto.
Esta combinación de fuentes de energía es común en campus grandes y funciona bien, hasta que algo que está fuera del control de la empresa suministradora de energía sale mal. Las supertormentas, las fuertes nevadas, accidentes automovilísticos e incluso animales errantes pueden generar interrupciones en el suministro de energía de la red central y afectar la fuente de alimentación del campus.
“Con 6,000 estudiantes que viven en el campus, una gran red de edificios y programas de investigación de nivel doctoral para los que se necesitan especímenes y equipos sensibles a la temperatura, tenemos una necesidad permanente de electricidad”, expresó Connolly.
Entonces, una microrred alimentada por gas natural resulta fundamental. Este agregado se combina con la planta de CHCP para permitir la generación adicional de energía y brindar tecnología de red inteligente.
“Desarrollamos una verdadera microrred, en todos los sentidos de la palabra”, expresó Kyle Gandy, gerente de Ingeniería Eléctrica de DCO Energy.
Una pieza central de esta verdadera microrred es el controlador de SEL. Antes de que se instalara, los ingenieros de SEL llevaron a cabo rigurosas pruebas de hardware en el bucle para garantizar una correcta interconexión con el modelo de microrred en diversas situaciones simuladas.
El controlador no solo puede responder a interrupciones de energía fuera del campus en milisegundos, sino que también determina cuánta energía debe proveer o retener la microrred, y en qué momento y lugar, expresó Gandy.
“La resiliencia es una de las principales ventajas de una microrred, y es justamente para optimizar eso que se diseño esta red”, explicó. “Si se produce una interrupción de servicio en la red principal, la microrred de MSU pasará de manera ininterrumpida a modo isla y brindará una restauración automática de la carga. No se producirá un disparo. No se interrumpirá el suministro de energía. Nadie siquiera percibirá que hubo una interrupción”.
El sofisticado sistema de control de la microrred rige esas transiciones sin complicaciones. Pero sus beneficios no son solo operativos, sino también financieros, comentó.
“La microrred de Montclair permite ahorros significativos al disminuir los costos de energía y administrar el uso de la energía en el lugar, ya que se evitan los precios de la energía en momentos pico, al tiempo que se mantiene la estabilidad de la red”, manifestó Gandy.
Por ejemplo, en una relación de intercambio con la empresa suministradora de energía regional, el controlador de la microrred puede regular automáticamente la energía que le compra a esta cuando la demanda del campus es alta. Pero también puede aliviar la demanda de la red vendiendo energía a la empresa suministradora de energía durante los momentos de alta demanda ocasionados, por ejemplo, por olas de calor en la región.
Todo esto significa que la microrred administrada por software de la universidad no solo mejora la resiliencia, aumenta la eficiencia energética y, por ende, reduce las emisiones, sino que también ahorra dinero y genera ganancias, expresó Connolly, de MSU.
“Le estamos ahorrando a la universidad más de $4 millones por año”, añadió. “Eso representa casi el 20 por ciento de nuestra factura de energía. Nuestras facturas de energía serían aproximadamente un 20 por ciento más altas si no hubiéramos tomado esta iniciativa”.
INTELIGENCIA SUPERIOR
Connolly espera que los beneficios obtenidos con el proyecto de microrred de MSU sirvan como hoja de ruta para otras universidades.
Además, debido a que muchas universidades cuentan con plantas de cogeneración en sus instalaciones, agregar una microrred, por lo general, hace que funcionen de manera más eficiente y ahorren dinero en el proceso. Asimismo, las microrredes pueden brindar un flujo de ingresos, ya que permiten vender energía a la empresa suministradora de energía regional según lo demanden las condiciones.
Pero se necesita un controlador muy inteligente para crear este tipo de ecosistema energético. Sin él, una microrred sería tan solo una combinación inerte de tecnologías energéticas, expresó Bharat Tummala, gerente de Servicios de Ingeniería de la sucursal de SEL en King of Prussia, Pensilvania, quien supervisó el proyecto del controlador en MSU.
Las microrredes no son productos listos para usar diseñados por una sola empresa. Por el contrario, la mayoría son desarrolladas por una matriz de proveedores con diversos equipos, como generadores, conversores, interruptores, cableados y muchos más, explicó.
Bharat Tummala, de SEL, explica de qué manera se prueban las diferentes situaciones y funciones en el control de generación y el tiro de carga.
SEL está bien preparada para lograr esta cohesión, ya que ha construido controladores personalizados para satisfacer las necesidades de los clientes antes de que el término microrred fuera un concepto en boga en la industria.
“SEL comprendió el valor de las microrredes y sus controladores mucho antes del huracán Sandy”, dijo Tummala, y agregó que la empresa ha desarrollado sistemas de control para otras universidades, comunidades, bases militares e instalaciones industriales.
Además, un componente principal de un sistema de control de SEL es el relé de protección digital, una tecnología inventada por el Dr. Edmund O. Schweitzer, III, el fundador de SEL, que lo llevó a la fama en 1982.
Años de experiencia en la resolución de problemas, combinados con el uso de productos SEL fabricados internamente, “nos permiten proporcionar un producto a medida que es inteligente y poderoso para lograr los objetivos de nuestros clientes”, expresó Tummala.
Si ocurriera otro desastre natural o un buitre provocara una falla en la red de electricidad regional, probablemente las consecuencias serían muy diferentes, aseguró Tummala.
“Nuestro relé de desconexión detectará inmediatamente la interrupción y abrirá los interruptores que aíslan el campus”, explicó. “Luego, muy rápidamente, el controlador analizará las condiciones del sistema y emitirá órdenes para estabilizarlo”. Todo esto sucedería en milisegundos.
“Las luces ni siquiera parpadearán”, explicó.
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