Los grandes retos tecnológicos del sector eléctrico colombiano

Las recientes interrupciones del servicio de energía, tanto en Europa como en Brasil, prendieron las alarmas sobre lo que puede estar sucediendo en los sistemas eléctricos que tienen como denominador común la entrada de las fuentes renovables no convencionales.

Incluso, el apagón de hace unas semanas en la ciudad de Barranquilla que se prolongó por casi cuatro horas en algunos sectores, según algunos expertos también pudiera estar relacionado con causas parecidas a los eventos en otros países.

Lo cierto es que en todos estos casos aún no están completamente claras las razones de las fallas, pero sí planteadas hipótesis sobre redes congestionadas, falta de materialización de la expansión y problemas que se originan en la red y se propagan por no existir la protección adecuada.

Otras causas incluyen la falta de definición de requisitos técnicos de conexión, códigos de redes no actualizados, desempeño de inversores fuera de lo planeado (necesidad de modelos dinámicos), bajos niveles de inercia, ataques cibernéticos, falta de redundancia y deficiencias en la complementariedad de la matriz energética.

Ante este escenario y con el propósito de fortalecer aún más el sistema eléctrico colombiano para enfrentar los desafíos tecnológicos que demanda el actual y venidero engranaje de las diferentes fuentes de generación, XM ha planteado la necesidad de que se articulen todos los actores del sector.

La idea es que se implemente de manera conjunta y coordinada un diseño “resiliente y flexible” del sistema eléctrico del país en momentos en que la matriz energética se encuentra en una fase de crucial transición y adaptación, enfrentando el gran reto de la integración de fuentes no convencionales de energía renovable y la modernización de su infraestructura.

Los retrasos en la entrada en operación de renovables

María Arboleda Arango, gerente de XM, que es el operador del sistema interconectado y administrador del mercado de energía mayorista de Colombia, recordó que actualmente la matriz colombiana presenta una participación hidráulica del 63,8% (13.208,26 MW), térmica 29,9% (6.200,62 MW) y Solar 6,3% (1.299 MW).

Sobre el avance de las renovables no convencionales, ha expresado su preocupación, al señalar que cerca del 40% de la capacidad neta solar y eólica se encuentra en pruebas, y que a pesar de haberse identificado 241 desarrolladores con 350 proyectos en construcción, la materialización de estas iniciativas es un desafío.

Las proyecciones indican que se espera que más del 88% de la expansión futura provenga de fuentes no convencionales, buscando alcanzar alrededor de 16.3 GWh; no obstante, la realidad muestra una brecha significativa: si bien para este año se esperaba una capacidad de 5,567 MW, a mayo sólo se habían integrado 50 MW.

Arboleda dice que es un “reto muy grande”, ya que históricamente solo se ha logrado un 28% de los planes de expansión, con la ejecución de garantías bancarias por 3,134 MW debido a proyectos no materializados.

Un factor clave es que 10.2 de los 16.3 GWh proyectados están supeditados a la entrada de obras de expansión. Expertos estiman que lamentablemente, el 55% de los proyectos de expansión relacionados con las redes de transmisión (CTN y STR) presentan retrasos frente a su fecha de entrada en operación, lo que pone en riesgo la materialización de los planes futuros, que dependen en gran medida de las renovables.

Nuevas tecnologías y un semáforo de riesgos

La integración de nuevas tecnologías como “formación de red”, condensadores síncronos y baterías es fundamental. XM ha identificado indicadores de riesgo para la evolución del sistema con la introducción de estas tecnologías, representados en un “semáforo” que evalúa la suficiencia energética, la flexibilidad del sistema, la capacidad de transporte y la confiabilidad requerida.

Se observa que a medida que aumenta la participación de fuentes variables, los desafíos se hacen mayores. Explica la entidad que a partir de los 4.4 GW en el sistema, y especialmente entre 4.4 GW y 8.2 GW, empiezan a aparecer “rojos” en los indicadores, señalando las áreas críticas de trabajo. El gobierno, con una meta de 6 GW+, se ubicará en una zona que requiere una preparación técnica del más alto nivel.

Seis frentes de trabajo que no dan espera

XM señala que para garantizar la confiabilidad del sistema ante los cambios, se han identificado los siguientes seis frentes de trabajo prioritarios:

• Mejorar aportes de inercia, que eslave para la estabilidad del sistema, mejorar el desempeño dinámico de equipos y del sistema para adaptarse a las nuevas tecnologías y sus comportamientos.
• Reducir las congestiones en la red, dado que existe un “rezago importante” en el desarrollo de la transmisión, lo que ya provoca un escenario más complejo y situaciones críticas de urgencia” y alerta donde la red no cumple el estándar requerido en muchas regiones del país.
• Mejorar la vulnerabilidad de la red, de tal manera que se aborde el tema de la gran cantidad de subestaciones en anillo que podrían degradar la confiabilidad.
• Otra de las tareas es el replanteamiento de barras sencillas y el sistema de protecciones. “Las protecciones se vuelven el único medio para protegernos y evitar la propagación de eventos de gran magnitud, siendo una competencia que debe involucrar a todos los agentes, incluidas las empresas pequeñas con fuentes nuevas”, plantea la gerente de XM, María Arboleda Arango.
• Igualmente, mejorar la suficiencia del EDAC (Esquemas de Desconexión Automática de Carga) y sistemas suplementarios. Indica que es crucial replantear estos sistemas para la nueva dinámica del sistema y los niveles de cortocircuito.

Materializar los planes de expansión

También ha planteado que entre las acciones pendientes que son muy importantes, y las medidas necesarias se encuentra la materialización de los planes de expansión y definición anticipada de procesos de gran crecimiento y generación para mitigar riesgos.

Igualmente, el fortalecimiento del conocimiento y talento humano con nuevas capacidades, la adecuación de infraestructuras de tecnologías operativas y de información para sistemas coordinados, actualización de requisitos técnicos y de desempeño del sistema, y la modernización del marco normativo.

También el desarrollo de una red de transmisión flexible y resiliente con nuevas tecnologías (condensadores, baterías), una operación del sistema con alta automatización, lo que incluye despacho, control de tensión y esquemas de mercado armonizados.

La gerente de XM enfatizó que la automatización “no es una opción”, sino una necesidad impostergable. Con más de 400 promotores que podrían ser futuros agentes y un sistema que crece exponencialmente, “si no es automatizado no podemos controlar estas variables”.