¿Cómo mejorar la implementación de la tolerancia a fallos del sistema de energía eléctrica en la actualidad?

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¿Cómo mejorar la implementación de la tolerancia a fallos del sistema de energía eléctrica en la

actualidad? (23 de mayo del 2023)

López Ayala Alejandro

Instituto Tecnológico de  Mexicali; Sexto Semestre de  

Ingeniería Mecánica; Mexicali B.C., México

a19490699@itmexicali.edu.mx 

Introducción. El siguiente ensayo, tiene como propósito obtener una descripción concisa y justificada de los puntos generales sobre cómo se puede mejorar la tolerancia a fallos (fault tolerance) para los sistemas de energía eléctrica (electric power system) que existen en la actualidad. Para este documento, se hará hincapié a las fuentes y sistemas de innovaciones que se han visto en ensayos anteriores que ayuden a la resolución de esta problemática: desde fuentes de energía limpias y renovables, fuentes de almacenamiento, así como también de microrredes. Además, este ensayo discutirá los desafíos en la implementación de estos enfoques en el sistema de energía eléctrica. Finalmente, se concluirá al respecto de cómo pueden afectar todas estas innovaciones viéndolo desde el punto de vista ambiental.

DESAFÍOS Y PROBLEMÁTICAS PRESENTES

[pic 1]Hoy en día, los sistemas de energía eléctrica son la columna vertebral de la sociedad moderna y nos proporciona energía confiable y continua a los hogares, las empresas y las industrias. Sin embargo, los sistemas de energía eléctrica también son vulnerables a fallas como cortes, apagones o interrupciones de energía, fallas en los equipos (dependiendo de su operación) y los desastres naturales. Como lo señaló Nelson & Carrol: “los fallos pueden caracterizarse atendiendo a varios criterios; causa, naturaleza, duración, extensión y variabilidad” [1]. Pero a pesar de estos incovenientes, si es importante considerar el margen de mejora en la aplicación de estas medidas. Para garantizar la disponibilidad continua de energía, es esencial mejorar la tolerancia a fallas del sistema de energía eléctrica. Desde mi punto de vista lo anterior si es importante, porque ayuda a explorar los enfoques contemporáneos para continuar la mejora de la tolerancia a fallas en el sistema de energía eléctrica, que abarca los enfoques basados en la redundancia y en la resiliencia.  

Cabe aclarar que los sistemas de energía eléctrica son propensos a supervisarse periódicamente debido a que no concretamente estables, como lo cita el artículo estadounidense Imperva en la tolerancia de fallas, de la sección EdgeSec: “Debe sopesar la tolerancia de cada sistema a las interrupciones del servicio, el costo de dichas interrupciones, los acuerdos SLA existentes con los proveedores de servicios y los clientes, así como el costo y la complejidad de implementar la tolerancia total a fallas” [2]. Prueba de ello se le atribuyen a las MainGrid, ya que los interruptores del circuito se adquieren monitoreo mediante la Supervisión de Control y Adquisición de Datos (abreviado por sus siglas SCADA).

EL ENFOQUE DE LA REDUNDANCIA Y OTRAS MEJORAS PARA SU IMPLEMENTACIÓN 

Un enfoque para mejorar la tolerancia a fallas en el sistema de energía eléctrica es a través de enfoques basados en la redundancia. La redundancia N+1 es un enfoque común utilizado en los sistemas de generación y distribución de energía. Como lo señala Limble: “Si bien la redundancia mejora la tolerancia a fallas, agregar sistemas al azar no debe ser el objetivo, ya que la cantidad de costo requerida para agregar cualquier sistema nuevo puede superar significativamente el beneficio de confiabilidad alcanzable” [2]. Este enfoque más que nada implica tener uno o más generadores o transformadores de respaldo que puedan tomar el relevo en caso de la falla del generador o transformador primario.  Además, se pueden utilizar canales de comunicación redundantes para mejorar la supervisión y el control del sistema.  

Una forma de poder mejorar la implementación de la tolerancia a fallos en el sistema de energía eléctrica es incrementar el uso de fuentes de energía renovables. Esto se puede lograr invirtiendo en el uso de tecnologías tales como turbinas eólicas, paneles solares y centrales hidroeléctricas. Las fuentes de energía renovables son menos propensas a fallas en comparación con las centrales eléctricas tradicionales basadas en combustibles fósiles. No obstante, se pueden distribuir fuentes de energía renovables, lo que significa que la energía se puede generar localmente, disminuyendo las posibilidades de tener que depender de las centrales eléctricas centralizadas y las líneas de transmisión.

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