Cómo afecta la energía renovable a la carga eléctrica y a la seguridad de las infraestructuras

Las fuentes de energía renovable, como la eólica, la solar y la hidroeléctrica, que incluyen el almacenamiento en baterías, representan actualmente aproximadamente 30% de los Estados Unidos’ red eléctrica. A medida que más empresas adoptan estos recursos y los integran en los sistemas actuales, esa cifra aumenta. La demanda de los consumidores se alinea con este cambio, lo que motiva a industrias que van desde la tecnología de la información hasta la salud y la perforación en alta mar a adoptar dichos recursos renovables.

El uso de nuevos recursos energéticos es excelente. Ayuda a reducir la presión sobre la infraestructura actual. Garantiza que las personas tengan acceso a la energía sin importar en qué parte del país se encuentren. Sin embargo, la seguridad debe ser una prioridad. El uso de paneles solares en una granja lechera comercial o de una turbina eólica en un depósito de vehículos remoto afecta directamente al comportamiento de las cargas eléctricas. Las vías de energía bidireccionales, las interferencias de corriente de falla y las demandas de potencia variables amplifican el riesgo para los equipos, el inventario, los edificios y las vidas humanas.

Por qué la integración de las energías renovables crea nuevas realidades eléctricas

Varios financiero respaldado por el gobierno Los incentivos para las energías renovables incluyen préstamos, créditos fiscales y subvenciones. Aunque estos pueden variar según las diferentes administraciones, la tendencia a largo plazo hacia la adopción de estas tecnologías es positiva.

El problema es cómo cambia el entorno eléctrico tras la integración. La energía ya no fluye desde la red hacia las cargas. En su lugar, la energía se genera in situ, extrayéndose de la red eléctrica y suministrándose a ella. Ese cambio suele ser más complejo de lo que los sistemas tradicionales pueden gestionar.

El primer cambio es el flujo de energía bidireccional. La energía solar y eólica devuelven la energía a través de los equipos de distribución. Esa fuerza de retorno hace que los conductores y transformadores transporten más corriente en direcciones no previstas inicialmente en el diseño de la instalación.

El siguiente cambio es la intermitencia. Un largo periodo de días nublados puede afectar a la eficiencia solar. Lo mismo ocurre si la producción eólica fluctúa de una temporada a otra. Estas rápidas oscilaciones obligan a las conexiones a la red, los generadores y los bancos de baterías a compensarlas. Cada compensación es una microsobretensión, lo que supone una carga adicional para los interruptores y los paneles de distribución.

La variabilidad del voltaje también aumenta. La mayoría de los sistemas renovables tienen reguladores integrados para garantizar que los inversores se mantengan constantes y controlados, pero no pueden suavizar completamente los cambios repentinos en la producción. Estos cambios provocan de forma natural aumentos de voltaje, desequilibrios neutros y distorsión armónica. Si se añade el almacenamiento en baterías, se obtiene otra capa completa de ciclos de carga y descarga debido a las transiciones abruptas en el comportamiento de la carga.

La cuestión es que, si vas a “actualizar” o integrar un recurso renovable para la producción de energía en tus instalaciones comerciales o industriales, debes consultar con ingenieros eléctricos. Dale «Me gusta» a Dreiym para evitar riesgos futuros.

Riesgos para la infraestructura de las instalaciones cuando cambian los patrones de carga

A pesar de estos riesgos, cada vez más instalaciones están pasando a integrar parcial o totalmente las energías renovables. El problema ahora es cómo garantizar que todo funcione de forma segura antes, durante y después de dicha transición. Los sistemas renovables suelen degradar la calidad de la energía de formas que la mayoría de los administradores de instalaciones no pueden prever.

Pensemos en una instalación para almacenar productos refrigerados, como medicamentos. Estos deben mantenerse dentro de rangos de temperatura específicos o se corre el riesgo de tener que desechar el inventario debido a las normas de seguridad de la FDA. Si el sistema eléctrico de la instalación interpreta erróneamente la retroalimentación renovable como condiciones de falla, puede provocar desconexiones molestas, tiempos de inactividad y cortes no planificados. Eso significa que todos esos medicamentos que salvan vidas se convierten rápidamente en inventario perdido, causando daños irreparables al negocio y a sus clientes.

Fíjese en una planta de producción. Los equipos basados en inversores de un sistema de turbinas eólicas pueden introducir armónicos. Estos sistemas perturban el funcionamiento de motores, cintas transportadoras y robots, acortando la vida útil de componentes esenciales. El problema es que el riesgo no termina ahí.

• Sistemas de almacenamiento de baterías: Los “bancos” de baterías de alta capacidad (salas o espacios con múltiples baterías) concentran una gran cantidad de energía en un espacio reducido. Esto aumenta el potencial de fallos y el riesgo de sobrecalentamiento debido a una ventilación, un espacio o unas condiciones ambientales inadecuadas.
• Arco eléctrico y conexión a tierra: Las contribuciones de corriente de falla de los bancos solares o de baterías amplifican la energía incidente. Eso cambia los tiempos de desconexión de las medidas de protección, lo que requiere actualizaciones de los relés, fusibles y estrategias de coordinación. En respuesta a ello, es necesario actualizar los estudios antiguos sobre arcos eléctricos, así como los requisitos de conexión a tierra debido al equilibrio de carga adicional.
• Seguridad humana: El riesgo de exposición humana es real. Es probable que los equipos de mantenimiento experimenten problemas durante la sincronización del inversor o la manipulación de cajas de conexiones conectadas a circuitos renovables. La retroalimentación puede permanecer energizada, por lo que deben implementarse procedimientos de bloqueo y etiquetado para evitar descargas eléctricas, quemaduras o riesgo de incendio.
• Regulación y seguros: Deberá asumir nuevas responsabilidades de cumplimiento para los sistemas eléctricos de múltiples fuentes, incluyendo documentación, pruebas y verificación. Las aseguradoras pueden exigir evaluaciones de ingeniería forense y pruebas de conexión a tierra antes de dar el paso a la energía eólica, solar e hidroeléctrica.

Hay de todo, desde trabajar en altura en un aerogenerador hasta la exposición a productos químicos en una sala de baterías. La introducción de recursos de energía renovable supone una mayor carga para el equipo de gestión de riesgos. Ofrece numerosas ventajas, pero solo si se siguen los pasos necesarios para el mantenimiento a largo plazo y la mitigación de riesgos.

Cómo las instalaciones pueden verificar la integración adecuada de las energías renovables y minimizar los riesgos

Las instalaciones comerciales e industriales deben evaluar cómo cualquier nuevo sistema o activo renovable podría interactuar con la infraestructura eléctrica actual. Es necesario medir el desplazamiento de la carga en las nuevas condiciones y determinar si la instalación se ajusta al comportamiento real del sistema bajo tensión.

Para empezar, documente todo. Añada solo energías renovables utilizando mapas y planos eléctricos avanzados, y asegúrese de actualizarlos durante estas instalaciones. Un mapa completo del sistema con diagramas precisos garantiza que los equipos de mantenimiento y los técnicos puedan mantener los sistemas funcionando de forma segura y constante.

A continuación, conviene examinar detenidamente la configuración de los inversores y los informes de puesta en marcha. Los inversores son fundamentales para gestionar la sincronización, la protección contra el aislamiento, la protección, las tasas de rampa y la salida armónica. Sin una programación adecuada basada en el perfil de carga de sus instalaciones, es probable que se produzcan eventos de inestabilidad en la potencia o aumentos de voltaje en zonas críticas.

Los ingenieros eléctricos calificados deben volver a realizar los cálculos de corriente de falla. Las fuentes de energía eólica, solar e hidroeléctrica aumentan la energía de falla disponible. Eso afectará la selección de interruptores, la coordinación de fusibles y los límites de arco eléctrico.

Por último, es conveniente solicitar informes periódicos sobre pruebas de tierra y equilibrio de carga eléctrica. Esto garantizará que toda la corriente de falla se mantenga segura en relación con la fuente, sin aumentar el riesgo para su personal. Un poco de trabajo preventivo contribuye en gran medida a mantener las primas de seguro en niveles aceptables, al tiempo que usted disfruta de los beneficios financieros y de reputación que conlleva el cambio a fuentes de energía renovables.

Refuerce la estrategia de seguridad renovable de sus instalaciones

La razón por la que recomendamos a nuestro equipo de ingenieros eléctricos y forenses profesionales y con amplia experiencia es que la energía renovable requiere estrategias adaptadas a cada instalación y operación. Esto puede incluir varias tácticas, como:

• Remodelación de la carga para reducir el exceso de tensión en los activos
• Coordinación selectiva que se actualiza a medida que cambian las corrientes de falla.
• Filtros armónicos y acondicionadores de energía para estabilizar la energía impulsada por inversores.
• Separación de circuitos renovables para evitar la retroalimentación
• Rediseño de la conexión a tierra para redes
• Reducción del riesgo de descargas eléctricas, fallas y incendios
• Garantizar vías de ventilación adecuadas y zonificación de riesgos
• Contar siempre con un sistema de supresión acorde con los recursos disponibles.

Contar con un equipo externo que evalúe estos sistemas brinda a sus directivos, clientes y aseguradoras la tranquilidad de saber que se mitiga el riesgo. De esta manera, puede celebrar la reducción del uso de combustibles fósiles o la disminución de los gastos que pueden repercutir en los consumidores, lo que solo refuerza su reputación.

En Dreiym Engineering, queremos ayudarle a obtener ese reconocimiento. Nuestros equipos cuentan con más de 30 años de experiencia y suelen ser llamados como peritos tras un incendio o una explosión. Sabemos exactamente qué buscar, utilizando métodos científicos probados y procedimientos industriales adecuados, desde el escaneo infrarrojo con drones hasta la ingeniería forense. Podemos ayudarle a sacar el máximo partido a su nueva fuente de energía y, al mismo tiempo, reducir el riesgo de peligro.

Llámenos hoy mismo en Dreiym Engineering para concertar una consulta y conversemos sobre cuáles son sus necesidades energéticas para el futuro.