El proyecto de investigación INZELL (INdustrieZELLe-célula industrial) estudia el apoyo de la red eléctrica¹ y los servicios del sistema² prestados por una célula industrial³ con capacidad de red insular y energía renovable. Se puso en marcha en 2020 y durará hasta finales de 2023. La célula industrial, en este caso, es la planta industrial del «Grupo Max Bögl» en Sengenthal, Alemania.
Max Bögl opera en los campos de la movilidad, las energías renovables, la vivienda, la construcción de edificios y las infraestructuras. Con más de 6500 empleados altamente cualificados en 40 ubicaciones en todo el mundo y una facturación anual de más de 2000 millones de euros, es una de las mayores empresas del sector alemán de la construcción.
Datos técnicos
Tamaño
- Red eléctrica de media tensión con una extensión de 30 kilómetros
- 25 subestaciones eléctricas
Consumidores
- Pico de carga: 6,3MW (carga máxima total para Alemania: 65–70GW en un día normal)
- Consumo de potencia al año: 25,5GWh (equivalente a la demanda media de energía de una ciudad de unos 30000 habitantes)
Generadores
- Pico de generación: 10,5MW
- Generación anual: 29GWh
- Turbinas eólicas: 9,6MW
- Sistemas fotovoltaicos sobre tejado: 2,5MW
- Parque fotovoltaico flotante: 1,7MWp
- Máquina de vapor de cogeneración: 0,4MW
- Instalación de almacenamiento en batería: 2,5MW/2,25MWh
Antecedentes del proyecto
Los procesos de fabricación de las plantas industriales, cada vez más sensibles a los costes, requieren un suministro eléctrico muy confiable. Al mismo tiempo, sin embargo, la supresión de las centrales eléctricas a gran escala está creando vulnerabilidades en lo que se refiere a la seguridad del sistema, sobre todo en los siguientes ámbitos:
- a potencia reactiva en la red de transmisión, ya que, a pesar de un aumento de la provisión, se han previsto déficits crecientes en la disponibilidad de potencia reactiva4,
- la reserva instantánea, que ya no es inherente a muchas centrales generadoras y de aprovisionamiento, y
- el restablecimiento de la red, que hasta ahora se planificaba con centrales eléctricas de gran potencia.
Muchas plantas industriales ya disponen de sus propias instalaciones generadoras para depender menos de los costes de adquisición de electricidad. La seguridad independiente y un suministro de alta calidad también serán cada vez más importantes, ya que unos tiempos prolongados de las interrupciones de servicio y las caídas de tensión en la red eléctrica pública, pueden causar paradas en la producción y daños, por consiguiente elevación de costes.
Como parte del proyecto de investigación, se están llevando a cabo investigaciones que estudian cuestiones no resueltas y aspectos de la investigación relacionados con la interacción óptima de diferentes plantas generadoras de energía, instalaciones de almacenamiento y sistemas de gestión de la carga. Durante este proyecto, la célula industrial de Max Bögl puede funcionar como una red en isla si se produce alguna interrupción del suministro eléctrico. El objetivo también es contribuir a los esfuerzos para garantizar la estabilidad⁴ de la red eléctrica pública de una manera más rentable. Siguiendo esta metodología, las plantas industriales serán cada vez más importantes para la implementación exitosa y rentable de la transición energética.
El proyecto se centra en el desarrollo de la automatización del despliegue de la planta y de un gestor de red (computadora industrial con varios programas de gestión de la red eléctrica). El uso combinado de un gestor de red y la planificación del despliegue automatizado de la planta, abrirá nuevas posibilidades para la prestación de servicios del sistema y, por tanto, el apoyo a la red eléctrica mediante la célula industrial de Max Bögl. Además, se llevarán a cabo múltiples pruebas de campo en el funcionamiento de la red eléctrica insular para probar un escenario de falla del suministro eléctrico externo.
Puesta en servicio de la instalación de almacenamiento en baterías de la planta industrial del "Grupo Max Bögl" en Sengenthal, Alemania.
¿Cómo participó OMICRON en el proyecto?
Los servicios de ingeniería de OMICRON (OES) habían probado dispositivos de protección en la red de Max Bögl en varias ocasiones antes de que se pusiera en marcha el proyecto. Con OES, OMICRON ofrece a sus clientes un proceso de servicio global que les ayuda con la planificación, puesta en servicio y mantenimiento de las instalaciones de tecnología secundaria.
OES también realiza cálculos de red y calcula ajustes de protección. Por lo tanto, para OES tenía sentido verificar de nuevo los ajustes de protección resultantes del proyecto de investigación, para tener una segunda opinión. En el marco del pedido de Max Bögl, OES también parametrizará los dispositivos de protección y, en caso necesario, realizará ajustes en el hardware del dispositivo o sustituirá los dispositivos de protección. Por último, OES estará en campo durante las pruebas de campo para ayudar en caso de que surja algún problema.
Socios del proyecto
Estado actual del proyecto
Se están realizando mediciones para registrar las reacciones de los distintos elementos de la red (por ejemplo, los inversores solares) e integrarlas correctamente en las simulaciones. Por ejemplo, ¿con qué rapidez reacciona un inversor a las nuevas especificaciones para la potencia reactiva y activa? También se registran los períodos de latencia en las distintas redes de comunicaciones, para poder incorporarlos correctamente a los reglamentos de potencia de la red insular. Así, los modelos de simulación están casi terminados.
Una vez listos los modelos de simulación, el siguiente paso es evaluar el concepto actual de protección de la central y adaptarlo cuando sea necesario. Asimismo, el concepto de control previsto para el funcionamiento de la red eléctrica insular se evaluará en varios escenarios antes de poder aplicarlo en pruebas de campo.
El concepto se está evaluando actualmente mediante una configuración de prueba de la red insular con varios componentes de la futura red para determinar si es factible y si los supuestos subyacentes sobre el comportamiento de control de los diferentes componentes son correctos.
Actualmente se están llevando a cabo diversos preparativos para las pruebas de campo en la red eléctrica del emplazamiento:
- ampliación de la instalación de almacenamiento en baterías para incluir las funciones de formación de red necesarias para el funcionamiento de la red eléctrica insular
- instalación de equipos de medida en la red eléctrica del emplazamiento para las pruebas de campo
- desarrollo de un plan de despliegue de la planta y de una herramienta de previsión de carga para el funcionamiento en paralelo con la red eléctrica
- instalación del gestor de red (PC industrial) y conexión a las redes de comunicaciones en la red del emplazamiento de Max Bögl.
En la parte 2 de la serie de artículos sobre el proyecto INZELL (disponible en el número 2/2023 de OMICRON Magazine), encontrará información más detallada sobre el proyecto, las tareas que están llevando a cabo los involucrados y las dificultades inesperadas que no se pudieron prever cuando se lanzó el proyecto por primera vez.
Repleta de interesantes artículos, entrevistas y noticias del sector, manténgase al día de las últimas tendencias y novedades en su campo.
Términos técnicos
¹Apoyo de la red
La planta generadora de energía apoya la red eléctrica.
²Servicios del sistema
Servicios que prestan los operadores de la red eléctrica para garantizar la funcionalidad y la calidad del suministro eléctrico. Se trata de servicios que los operadores de la red eléctrica prestan además del transporte y la distribución de electricidad, tales como:
- el mantenimiento de la estabilidad de la frecuencia de alimentación
- el mantenimiento de la estabilidad de la tensión
- el restablecimiento del suministro eléctrico
- gestión operativa/gestión de los cuellos de botella de la red eléctrica
³Célula industrial
Una célula energética dentro de una planta industrial. En este caso, el grupo Max Bögl funciona como una red insular autónoma con toda su cadena de suministro utilizando plantas internas de generación de energía renovable (es decir, si el suministro eléctrico se interrumpe o falla en caso de incidente).
⁴Definición de estabilidad y estabilidad de apoyo
Se trata de aprovechar las oportunidades que ofrecen los distintos inversores de la red del emplazamiento (fotovoltaicos, eólicos, baterías) de tal forma que ayuden al operador de la red a garantizar/mantener la estabilidad. Por ejemplo, durante una falla por cortocircuito en la red, los inversores pueden proporcionar potencia reactiva para facilitar la tensión de alimentación.
