El colapso del sistema eléctrico mundial, ¿Profecía o realidad?

EL COLAPSO DEL SISTEMA ELÉCTRICO MUNDIAL, ¿PROFECÍA O REALIDAD?

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La creciente demanda de electricidad ha puesto a prueba los límites de nuestra capacidad técnica y operativa. Mientras los avances tecnológicos prometen soluciones, los desafíos estructurales y económicos continúan definiendo el rumbo del sistema eléctrico global. ¿Estamos ante una crisis inevitable o ante un modelo que responde más a decisiones económicas y políticas que a restricciones técnicas?

Msc. Ing. Lic. Juan Carlos González Medina

04 de mayo de 2025

EL COLAPSO DEL SISTEMA ELÉCTRICO MUNDIAL, ¿PROFECÍA O REALIDAD?

Ing. Msc. Juan C. González M.

06 de mayo de 2025

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, con el vertiginoso avance de la inteligencia artificial, ha crecido considerablemente la inquietud en los ámbitos científicos y sociales respecto al potencial colapso de los sistemas eléctricos. Este fenómeno, impulsado por un crecimiento en la demanda que en algunos casos supera la capacidad actual de generación y transmisión, incluso la proyectada, plantea desafíos críticos. Sin embargo, este problema no es reciente: factores como el consumismo exacerbado, el auge de la iluminación urbana como símbolo de estatus, las grandes granjas de minería de datos, los centros de datos y su refrigeración, el incremento de consumo por la recarga de vehículos eléctricos, los sistemas de aire acondicionado y las pérdidas significativas en los sistemas eléctricos (transformación, transmisión y distribución), aunado a las limitaciones de almacenamiento e interconexión de las Fuentes No Convencionales de Energía Renovable, han sido claves en su evolución.

Por todo la anteriormente planteado, en el presente artículo presentaré para su análisis y posible discusión, algunas alternativas que de manera concomitante puedan ser una solución, en el entendimiento que estas estarán sujetas no solo al estado del arte de la ingeniería, sino, a las políticas públicas y a aspectos culturales que no se desarrollarán ya que este no es un tratado de sociología. Por tal razón, se expondrán los pros y los contras de cada alternativa y se buscará de manera sucinta, descartar muchos de los mitos que actualmente existen sobre las energías renovables, le energía nuclear de fisión y el uso de los vehículos eléctricos, incluyendo la huella de carbono de su fabricación y los problemas de la obsolescencia programada de los equipos eléctricos; así como, el porcentaje de demanda injustificada de energía eléctrica, en muchos sistemas.

1. GLOSARIO DE TÉRMINOS, ABREVIATURAS Y DEFINICIONES

Cada día, a los sistemas eléctricos de potencia se les han ido incorporando nuevos conceptos, norma, términos y equipos asociados a las tecnologías emergentes. Estas innovaciones, son el resultado de una búsqueda incesante por alcanzar la máxima confiabilidad y disponibilidad del sistema; así como, por integrar nuevas fuentes de energía y garantizar una mayor calidad del suministro eléctrico. En este sentido, queda claro que incluir un glosario de términos y un marco teórico extenso dentro del presente documento podría resultar tedioso para el lector. Por ello, se ha decidido incorporarlo como parte del “Anexo A”.

1. ALGUNAS REFERENCIAS NORMATIVAS

1. IEEE STD 519-2014: Requisitos para el Control de armónicos en Sistemas de Energía Eléctrica.
2. IEEE 1547-9 y 2030: para la Interconexión e Interoperabilidad de Recursos Energéticos Distribuidos con la Red Eléctrica, se destaca que la norma IEEE 2030 es el primer estándar integral de IEEE sobre interoperabilidad en redes inteligentes, proporcionando una hoja de ruta dirigida a establecer el marco para desarrollar un cuerpo de normas nacionales e internacionales de IEEE basadas en disciplinas técnicas transversales en aplicaciones de energía, intercambio de información y control a través de comunicaciones.
3. UNE-EN IEC 62933 - 1: define los términos aplicables a los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica (EES), incluyendo los necesarios para la definición de los parámetros de la unidad, métodos de ensayo, planificación, instalación, seguridad y aspectos ambientales. Esta norma es parte de una serie más amplia que aborda diferentes aspectos de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica.
4. CIGRE TB 533: Hasta ahora, la mayoría de los esquemas HVDC han sido conexiones punto a punto. Se han desarrollado algunos esquemas multiterminal con un terminal adicional, pero se han llevado a cabo muchas discusiones sobre el uso de HVDC para redes más avanzadas. (ver anexo A).
5. IEEE Std C37.114-2014 (Revision of IEEE Std C37.114-2004): IEEE guide for determining fault location on AC transmission and distribution lines (ver anexo A).
6. IEEE Std C37.246-2017: Es una guía para los sistemas de protección en interconexiones de transmisión a generación (ver anexo A).

Estas normas representan solo una parte del marco regulador en la materia, complementado por una vasta cantidad de artículos técnicos relevantes que abordan los desafíos energéticos y la estabilidad del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), especialmente a nivel de Super Grid. Esto evidencia lo amplio y desarrollado que es el estado del arte en este campo, lo que indica que las limitaciones en su implementación no se deben a la falta de conocimiento ni a la novedad de las propuestas, sino a otros factores como políticas regulatorias, viabilidad económica y estrategias de adopción tecnológica.

1. CONCEPTOS BÁSICOS

1. Una Super Grid es una infraestructura de transmisión de energía de alta capacidad y área amplia, desarrollada en HVDC o AC, que mejora la interconexión entre sistemas y facilita el transporte de energía renovable, como las fuentes no convencionales (FNCER), hacia redes DC directamente. Además, tiene el objetivo de optimizar la seguridad y estabilidad del suministro energético a través de su integración con sistemas AC preexistentes, pero no se limita únicamente a conectar fuentes eólicas ni a operar exclusivamente en UHVAC.
2. El trilema energético es un concepto desarrollado por el Consejo Mundial de Energía que se refiere a la necesidad de equilibrar tres dimensiones fundamentales (seguridad energética, equidad energética y sostenibilidad ambiental) para lograr un sistema energético sostenible.
3. Pérdidas: Las pérdidas de energía en un sistema eléctrico son la diferencia entre la energía generada, recibida o suministrada y la energía facturada por las compañías eléctricas. Estas pérdidas pueden clasificarse como pérdidas no técnicas o comerciales (comúnmente llamadas pérdidas negras) y pérdidas técnicas. Las pérdidas técnicas se deben a las condiciones propias de la conducción y transformación de la energía eléctrica.
4. Potencia Activa, Reactiva y Aparente (fp):

• Potencia Activa: Es la potencia que realiza un trabajo real, como crear calor u operar una carga, medida en kW.
• Potencia Reactiva: Es la energía eléctrica almacenada temporalmente en un circuito, a menudo en capacitores y bobinas, medida en kVAr.
• Potencia Aparente: Es la combinación de la potencia activa y la potencia reactiva, medida en volt amperios (kVA).

1. Una isla de energía es una red de generación de energía renovable autónoma que no está conectada a la red eléctrica. Se alimenta con energía solar, eólica y/o geotérmica y almacena su energía en baterías. Aunque en algunos casos pueden operar bajo esquemas híbridos.
2. ESS: es un sistema diseñado para almacenar energía y liberarla según la demanda. Su función principal es mejorar la estabilidad y eficiencia de la red eléctrica, permitiendo el almacenamiento de energía generada por fuentes renovables, como solar y eólica, para su uso posterior. Sus tipos principales son:

• Baterías (Litio-ion, plomo-ácido, flujo): Son los sistemas más utilizados en redes eléctricas y permiten almacenamiento flexible.
• Volantes de inercia: Guardan energía en forma de movimiento rotacional, ideales para respuesta rápida en variaciones de frecuencia, con respuesta ultrarrápida.
• Almacenamiento térmico: Usa materiales como sales fundidas para retener calor y convertirlo en electricidad posteriormente.
• Aire comprimido (CAES): Guarda energía al comprimir aire y liberarlo para mover turbinas cuando se necesita electricidad.
• Hidrobombeo: Bombea agua a una altura mayor cuando hay exceso de energía y la libera generando electricidad cuando se requiere.

1. Generador Sincrónico: es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. Su velocidad de rotación se mantiene constante y tiene un vínculo rígido con la frecuencia de la red, con la mejor capacidad de black start.
2. Factor de Demanda. (Demand Factor). Relación entre la demanda máxima de un sistema o parte de él y la carga total conectada al sistema o la parte del sistema en consideración. NFPA70, Artículo 100 “definiciones”.

1. PERSPECTIVA ENERGÉTICA GLOBAL

El crecimiento de la energía limpia ha alcanzado un ritmo sin precedentes, reflejado en la incorporación de más de 560 gigavatios (GW) de nueva capacidad de generación renovable en 2023. No obstante, su despliegue sigue siendo desigual, tanto en las tecnologías utilizadas como en la distribución geográfica.

Las inversiones en proyectos de energía limpia están acercándose a los 2 billones de dólares estadounidenses anuales, casi el doble de lo destinado a nuevos suministros de petróleo, gas y carbón. Además, tras el aumento de costos provocado por la pandemia de COVID-19, la mayoría de las tecnologías renovables han retomado su tendencia de reducción de precios, impulsando la expansión de la capacidad instalada. Según el escenario STEPS, la generación renovable pasará de los actuales 4.250 GW a casi 10.000 GW en 2030. Aunque este crecimiento no alcanza el objetivo de triplicar la capacidad establecido en la COP28, será suficiente para cubrir el aumento de la demanda mundial de electricidad y reducir la dependencia del carbón. Por otro lado, la energía nuclear ha despertado un renovado interés en numerosos países, contribuyendo junto con las fuentes de bajas emisiones a generar más de la mitad de la electricidad mundial antes de 2030.

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