La demanda de electricidad de los Estados Unidos está aumentando rápidamente, y mientras el sistema eléctrico está operando más cerca de sus límites físicos, causando perturbaciones más frecuentes del sistema. Estos problemas aumentarán en número y severidad si continuamos por nuestra ruta actual.
La mayoría de la atención nacional se ha centrado en la necesidad de una generación adicional. Sin embargo, la potencia producida por estos generadores no se puede entregar a los billones de dispositivos que usan esta energía sin una red robusta de líneas de transmisión que vincula los generadores con redes de distribución locales en todo el país.
El actual Sistema de Posckwork Legacy de responsabilidades jurisdiccionales e intereses estatales en competencia considera las necesidades de la economía eléctrica del siglo XXI. Las aprobaciones de ubicación de transmisión se comparten entre muchos creadores de decisiones redundantes basados en leyes promulgadas cuando la transmisión interestatal estaba en su infancia. El resultado es que se toman decisiones subregionales que no pueden considerar plenamente las ventajas, las economías de escala y las mejores tecnologías nuevas que benefician la interconexión en su conjunto.
Un sistema de transmisión de corriente continua (o DC) de alto voltaje, por ejemplo, puede superponerse a la corriente alterna o a la red de CA, proporcionando significativamente más capacidad para mover grandes distancias a los usuarios. Sin embargo, DC de alto voltaje solo se puede optimizar estudiando la red eléctrica en su conjunto.
La edad promedio de nuestras líneas de transmisión es de entre 40 y 50 años. La obtención de aprobaciones requeridas de nuevos proyectos puede tomar décadas, y las líneas propuestas para cumplir con los requisitos mínimos de confiabilidad a menudo se rechazan por razones políticas o se abandonan por sus proponentes a medida que se acumulan costos y retrasos. A medida que la cuadrícula se extiende más cerca de sus límites físicos, los generadores de menor costo que operan por debajo de su capacidad completa no pueden ayudar a las regiones en apuros debido a las limitaciones de entrega del sistema de CA.
Como se observó recientemente, el noreste operado cerca de límites críticos Durante una ola de calor extendida, mientras que la generación en áreas vecinas no se pudo entregar para aliviar la preocupación. NERC, la agencia nacional responsable de la fiabilidad del sistema eléctrico de alto voltaje, fijado En su informe de confiabilidad 2024 de que se necesitaban 35 GW de capacidad de transferencia adicional en toda la red nacional.
La electricidad no fluye sobre líneas de transmisión como el agua o el gas natural a través de las tuberías. Los cambios en la oferta o la demanda y otras condiciones del sistema impactan instantáneamente los flujos de energía en todas las interconexiones de CA del este (600GWS), Western (160GWS) y Texas (95 GWS) basadas en leyes físicas exclusivas de la electricidad.
Esta entrega de velocidad de la luz debe mantenerse en equilibrio entre las fuentes de energía y los usos en todo momento, mientras se mantiene una frecuencia constante de 60 Hertz y garantiza que la cantidad de energía transmitida no exceda la capacidad de ninguna línea de transmisión individual en la interconexión. Cada segundo, los programas de computadora complejos vigilan cada fuente, línea y uso para identificar limitaciones que resultan de los cambios del sistema para que los operadores puedan responder de manera efectiva.
Debido a que cada cambio afecta a toda la red de CA, se deben realizar estudios complejos y prolongados para todas las adiciones del sistema, frenando la capacidad de mantenerse al día con las solicitudes para conectarse al sistema.
Los chinos y los europeos han reconocido durante mucho tiempo estos mismos problemas.
En 2005, los chinos comenzaron a superponer su cuadrícula de CA de 1300 GW con un sistema DC de alto voltaje, Creando una cuadrícula híbrida que actualmente consta de 55 líneas HVDC con una capacidad combinada de 170 GW de capacidad de transferencia. Otro 27 GWS está en construcción. Muchas de las líneas DC de alto voltaje de China tienen más de 1,500 millas de largo, y una nueva línea de 12 GW tiene más de 2.100 millas de largo, que es como conectar a California al Midatlántico.
Los europeos formaron un consorcio “,”Amigos del supergrid “ En 2006, considerará una supergrid DC de alto voltaje sobre su cuadrícula de CA de 540 GW. Europa también establecida HechoUn grupo de todos los propietarios de transmisión, para estudiar sus necesidades de transmisión colectiva y coordinar un plan unificado con la Unión Europea.
Pero Estados Unidos no ha aprovechado al máximo la capacidad de DC de alto voltaje y otras nuevas tecnologías importantes. En 2016, Alexander MacDonald publicó un estudio basado en 10 años de análisis de supercomputador de NOAA de las condiciones del sistema y los patrones climáticos, que concluido que cada dólar de inversión de CC de alto voltaje produciría $ 3 de beneficios al tiempo que reduce sustancialmente las emisiones de carbono.
También existen oportunidades para reemplazar a los conductores existentes con conductores de núcleo compuestolo que aumentaría sustancialmente la capacidad de carga de las líneas existentes. Y una nueva tecnología conocida como inversores formadores de cuadrícula puede detectar anomalías del sistema en milisegundosProporcionar beneficios inmediatos a la confiabilidad de la red en tiempo real. Esta capacidad es especialmente importante ya que más “hierro giratorio” está llegando al final de su vida útil.
Si estos asuntos no se abordan, Estados Unidos no tendrá la energía para satisfacer las necesidades de una economía en crecimiento. Necesitamos un programa para actualizar la red eléctrica nacional, que debe incluir tres elementos críticos.
Primero, al igual que el establecimiento del sistema TransContinental Railroad and Interstate Highways, Estados Unidos necesita construir una red nacional, preferiblemente enterrada, de líneas DC de alto voltaje que superpone la red de CA existente. Además de la seguridad física y las ventajas ambientales, las líneas DC de alto voltaje enterradas se pueden colocar en el mismo derecho de paso que las líneas de transmisión de CA existentes.
En segundo lugar, la capacidad de transferencia de la red de CA existente debe mejorarse mediante la conversión de la línea directa, sin tomar interrupciones de línea, a conductores centrales compuestos en circuitos cruciales.
Tercero, las ventajas de los inversores formadores de la red para la confiabilidad de la cuadrícula en tiempo real son intuitivamente obvias; La instalación de estos dispositivos debe ser una prioridad.
Con una demanda en rápido aumento, el futuro nos está llegando rápidamente, y no estamos listos para ello. Estas tres prioridades, implementadas efectivamente, ayudarían a garantizar que haya suficiente energía confiable para satisfacer las necesidades de crecimiento de la economía estadounidense.
Phillip Harris es un presidente y CEO retirado de PJM, un experto en la industria eléctrica reconocida internacionalmente y miembro senior de IEEE.
