El impacto de las pérdidas en el Sistema Eléctrico Nacional

Por Emmanuel Paz Resendiz
Artículo de Divulgación Científica

Uno de los factores clave para impulsar el desarrollo económico de una nación y proveer de bienestar a su sociedad, es la energía eléctrica. Para lograrlo resulta trascendental mantener al Sistema Eléctrico Nacional (SEN) dentro de los parámetros óptimos de operación y eficiencia.

Todo sistema de energía eléctrica está expuesto a pérdidas de energía técnicas, asociadas al efecto Joule, el cual refiere a la transformación en calor que sufre parte de la energía eléctrica durante su paso por un conductor. Por ello resultaría inviable buscar reducir a cero el nivel de pérdidas de energía, razón por la que se consideran como referencia los niveles alcanzados por países con pérdidas de tipo técnico que en promedio oscilan entre 6 y 8 por ciento.

Las centrales de generación se encuentran localizadas a grandes distancias de los centros de carga, lo cual implica caídas considerables de voltaje y potencia. La posibilidad de aproximar la generación de energía a la demanda presenta una alternativa potencial en la reducción de pérdidas, dado que se reduce la distancia de transporte. Aquí reside la relevancia de la Generación Distribuida (GD), donde ubicación y dimensionamiento apropiados de las centrales de GD representan diversos retos técnicos.

Aunque existen otras alternativas a esta problemática, la relevancia de plantear a la GD como opción frente a la reducción de pérdidas de energía se basa en diversas causas como en el gran impulso que ha tenido en los últimos años, en una renovada conciencia ambiental, en la apertura del mercado energético, y en los desarrollos en tecnologías de generación a pequeña escala.

A través del análisis de estudios de caso consultados en la literatura, así como del desarrollo de un estudio propio, basado en el modelo de un sistema radial de 33 buses propuesto por la IEEE (IEEE 33 bus), se muestra que al implementar en condiciones adecuadas de ubicación y dimensionamiento una central de GD, sí resulta una herramienta útil en la reducción de pérdidas y mejoramiento de perfiles de voltaje en la red de distribución.

La metodología

Para analizar el papel de la GD como alternativa a la reducción de pérdidas de energía en el SEN se empleó dinámica de sistemas como metodología de análisis. Esta metodología es flexible para la simulación de sistemas complejos, permitiendo análisis de diferentes escenarios. Con el desarrollo de un modelo dinámico, como se aprecia en la figura 1, se aborda el análisis del comportamiento de las pérdidas de energía eléctrica en el SEN ante el incremento de la penetración de la GD en un horizonte de 15 años, esto es, hasta 2033.

Se plantean cuatro escenarios plausibles, de acuerdo con la combinación de dos factores: la existencia de mecanismos que incentiven la penetración de la GD y la existencia de regulaciones en ubicación y dimensionamiento. Se supuso que las combinaciones respectivas reflejarían un impacto distinto en la reducción de pérdidas, dada la integración de la GD a la red.

La alternativa que presenta mejores rendimientos es la que plantea una regulación equilibrada, como se aprecia en la curva verde de la figura 2. Con base en este desempeño, sí se verificaron los incentivos para impulsar la GD, pero a su vez, el estudio también enfatiza la necesidad de vigilancia en la implementación, como miras a lograr los mejores resultados en la reducción de pérdidas de energía.

En conclusión, la aportación de la GD sí se verifica, dado que su ubicación permite la optimización de los flujos de potencia locales, por lo que se reducen los niveles de corriente que circulan por la red. Por consiguiente, sí es posible observar una reducción significativa de los niveles de pérdidas técnicas en la red de distribución. Aunado a ello, se pueden mitigar los impactos económicos y ambientales que tales pérdidas acarrean. Aquí es donde reside la ya citada relevancia de la generación distribuida. Sin embargo, es importante reiterar que una ubicación y/o un dimensionamiento inapropiado de las centrales de GD sí pueden trastocar los resultados esperados en reducción de niveles de pérdidas técnicas. Por ello se concluye que no basta emplear GD, sino que debe hacerse en las condiciones apropiadas de implementación.

Sobre el autor:

Emmanuel Paz Resendiz es Maestro en Prospectiva Estratégica de la Escuela de Gobierno del Tecnológico de Monterrey.