¿Sabes cuál es el generador más grande que se pueda fabricar?
Vamos a ver hasta qué potencia llegan los motores y cuándo necesitamos recurrir al funcionamiento en paralelo de grupos electrógenos.
La potencia máxima alcanzable por un grupo electrógeno está vinculada principalmente a la disponibilidad de motores.
Los motores más potentes pueden llegar hasta los 20MW, se fabrican muy pocas unidades y se utilizan sobre todo para aplicaciones navales y estaciones de generación. Estos motores suelen rotar a bajas velocidades 700RPM o menos y funcionan con gas, gasóleo o fuel pesado.
Para la mayoría de usos nos quedamos en potencias máximas de entre 2000 y 2500 kW que sirven para grupos de hasta 3000kVA. Esto porque por encima de estas potencias la logística y el montaje son extremadamente complejos.
¿Qué pasa entonces si queremos más potencia? ¿O si queremos conectar nuestro equipo directamente a la red?
El funcionamiento en paralelo de grupos electrógenos
Para alcanzar más potencia se recurre al funcionamiento en paralelo de generadores.
El sincronismo entre generadores se emplea principalmente en estas situaciones:
Paralelo de grupos electrógenos:
- Alcanzar grandes potencias.
- Redundar sistemas di suministro.
- Reducir el tamaño individual del generador.
Paralelo de grupos electrógenos y red pública:
- Evitar el black-out.
- Reforzar la red en un punto concreto con demanda elevada.
- Generación distribuida y Micro Grids.
A continuación se exponen estos casos de manera detallada:
Paralelo de grupos electrógenos para alcanzar grandes potencias
En ocasiones, cuando se necesita realizar un Power Plant de potencia elevada, no es posible recurrir a los “supermotores” mencionados anteriormente. En estos casos, se recomienda juntar varios motores de potencias entre 1500 y 3000kVA para alcanzar la potencia necesaria.
Se pueden juntar hasta decenas de motores. Estas plantas son muy comunes para reforzar la red eléctrica en países en desarrollo o en caso de desastres naturales.
¿Te imaginas plantas de hasta 100MW instaladas en pocas semanas? Es posible gracias a sistemas de despliegue y conexión rápido y una organización excelente.
Un video de APR Energy que nos enseña cómo montar 120MW en 20 días es posible.
Paralelo de grupos electrógenos para redundar sistemas di suministro
Otra gran ventaja del sincronismo entre generadores es el incremento de seguridad que le transmite al sistema.
Es pocas palabras, si tienes dos grupos suministrando, aunque uno se pare siempre tendrás el otro funcionando.
Este método es muy demandado en aplicaciones críticas como defensa, seguridad y centros de procesamiento de datos. De hecho, hay casos donde se emplean hasta 3 grupos en paralelo por si dos de ellos fallan.
Paralelo de grupos electrógenos para reducir el tamaño individual del generador
Hay nudos de potencia donde las diferencias entre los precios de los equipos son muy grandes, así como para los sucesivos gastos de operación.
Un ejemplo, es el caso entre los 700 y los 1000 kVA donde se pasa de usar motores vehiculares (camiones o autobuses) a motores de origen marina. Estos últimos son costosos por ser más robustos y producidos en menores cantidades.
A veces, dos generadores de 500kVA son más económicos que uno de 1000kVA.
Por lo tanto, hay casos donde dos equipos de 700kVA en paralelo, serán más rentables que uno de 1400kVA o dos de 500kVA, representan una mejor opción que uno de 1000kVA. También hay desventajas como la mayor complejidad de la logística o la necesidad de más espacio para la instalación.
Antes de tomar una decisión, hay que valorar caso por caso y analizar el coste de adquisición del equipo, el consumo y el coste de los repuestos, con relación al uso que se le dará al generador y a los requerimientos de la instalación.
Paralelo de grupos electrógenos y red pública para evitar el black-out
Cuando falla la red eléctrica sufrimos un corte de energía que provoca un pequeño black-out antes de que entre a funcionar el grupo electrógeno. A la vuelta del suministro eléctrico pasa lo mismo, el grupo desconecta y tras unos segundos de apagón vuelve la luz.
Sin embargo, hay una solución para que esto no ocurra. Si el grupo está constantemente sincronizado con la red, el black-out no ocurre. Evidentemente, mantener el generador conectado continuamente a la red sería un exagerado dispendio de combustible.
Para solucionar este problema, hay redes que son capaces de avisar antes de cortar el suministro, de forma que el generador puede arrancar a tiempo, sincronizarse y tomar carga.
Esta funcionalidad, ya disponible en países como Francia o Italia desde hace más de una década, será cada vez es más posible gracias a la implementación armonizada en Europa de los Grid Codes.
Para eliminar el apagón a la vuelta de red es más fácil, ya que el mismo generador puede estar equipado de dispositivo de sincronismo para conectarse con la red antes de desconectar.
Paralelo de grupos electrógenos y red pública para reforzar la red en un punto concreto
Imagina que una fábrica decida ampliar procesos y requiera una cantidad de energía que la red en ese punto no tiene disponible. Esta fábrica deberá de usar un grupo electrógeno para suministrar su ampliación.
Se sincronizan generadores a la red pública para reforzar el suministro en un punto concreto.
Este refuerzo se puede realizar de distintas formas: potencia fija, repartición de carga o recorte de picos, tal como ya vimos en el post sobre modos de funcionamiento.
La potencia fija, se emplea cuando queremos que el generador suministre siempre la misma potencia generando ininterrumpidamente; la repartición de carga es útil si queremos que todas las fuentes de energía repartan y suministren la carga por igual, adaptándose a sus variaciones; el recorte de picos se produce si la red genera a potencia fija y el grupo electrógeno varía su potencia en función de la variación de la carga o viceversa.
Paralelo de grupos electrógenos y red pública para Generación distribuida y Micro Grids
El modelo energético conocido hasta ahora, representado por grandes centrales que luego distribuyen con líneas de alta tensión, no parece ser sostenible a largo plazo, debido al fuerte incremento de la demanda energética.
Esta demanda está alimentada también por la llegada de nuevas tecnologías que conducen la sociedad a necesitar cada vez más energía eléctrica.
Piensa en los vehículos eléctricos, que en lugar de consumir combustible disponible en las gasolineras, deberán conectarse a la red eléctrica para conseguir la energía que necesitan para sus desplazamientos.
El modelo de generación está cambiando hacia la generación distribuida.
Actualmente, los nuevos modelos energéticos apuntan a ser los consumidores autónomos para que cada uno disponga de una ‘mini central’ que combine también fuentes renovables para su autoconsumo y en su caso, verter la energía excedente a la red.
Aunque desde el punto de vista tecnológico esto sea disponible y conveniente, la legislación no va a la misma velocidad y todavía es un proceso complicado en muchos países.
¿En qué consiste el sincronismo entre grupos electrógenos?
En pocas palabras, se trata de actuar sobre motores y alternadores de grupos electrógenos conectados entre sí, para que frecuencia y tensión se igualen y se sigan en cualquier condición de variación de carga.
En corriente alterna, no se puede suministrar energía a una red, sea pública o hecha por generadores, si antes no se ajusta la fuente para que trabaje a la misma frecuencia que la misma.
La propiedad de alinear frecuencia y voltaje se llama sincronismo o paralelo. Si una vez alcanzado el sincronismo y acoplado a la red, la fuente por alguna razón perdiera este sincronismo, se deberá desconectar.
Para visualizarlo gráficamente, piensa en la representación de las ondas de tensión de un sistema trifásico:
Si queremos sincronizar con otra fuente, las 6 ondas, 3 de una fuente y 3 de otra, se deben solapar exactamente dos a dos.
Tal vez un vídeo te ayude a visualizarlo
Antiguamente, se empleaban sincronoscopios y relés electromecánicos acoplados a dispositivos analógicos de repartición de carga. Hoy en día, todo esto lo hacen las centrales de control, comunicando directamente con los motores por protocolos bus y además monitorizando varios parámetros eléctricos con tiempos de reacción infinitesimales.
Box/ Sincronizar grupos de distinta potencia y de distintas marcas es posible, aunque sea recomendable utilizar centralitas compatibles y del mismo fabricante.
Para saber más
Otro tema relacionado con el paralelo de grupos electrógenos es el modo de funcionamiento y encuentrarás más información aquí.
Acerca de lo comentado sobre Micro Grids, te remito a un artículo de Obrasurbanas.es/grupo-electrogeno-escenario-microgrid que resume una de mis ponencias al respecto.
Si te preguntas qué son los Grid Codes, puedes consultar en Wikipedia.org/Grid Code. Se trata de reglamentos internacionales para armonizar el comportamiento y la infraestructura de la red eléctrica. En Europa están regulados por la Comisión Europea Europa.eu/Electricity Network Codes.
Sobre los aspectos técnicos del paralelo, te recomiendo Wikipedia.org/Synchronization (alternating current). Aunque no esté muy actualizados con la tecnología es una buena base.
Photo Credit Flickr.com/Richard, Wikipedia.org/JJMesserly