Tamaño Óptimo de Transformadores de Conexión a la Red y Líneas Aéreas para Parques Eólicos en Tierra

Resumen

La transmisión tradicional de energía incluye la transferencia masiva de energía eléctrica desde las centrales eléctricas (planta generadora) hasta las subestaciones ubicadas cerca de los centros de demanda. Las centrales eléctricas convencionales usan combustibles nucleares o fósiles (carbón, petróleo o gas), o agua para generar electricidad. Estas fuentes primarias de energía se pueden acumular o almacenar, y por lo tanto la electricidad se puede generar y enviar según se requiera. Dependiendo de la tecnología utilizada y las exigencias del servicio público, el factor de capacidad (es decir, el coeficiente de la energía eléctrica real generada en un determinado período al supuesto máximo de energía posible que se puede generar) suele ser entre un 80 y un 100%. La infraestructura de transmisión asociada suele estar diseñada para garantizar que la potencia de salida completa de la central eléctrica se pueda entregar en todo momento y, por lo general, soportar una contingencia de corte eventual simple sin limitar la entrega de electricidad. En contraste, la producción de energía en los parques eólicos está determinada por la velocidad de viento disponible. Debido a la disponibilidad de viento y la variabilidad de su velocidad, el factor de capacidad de un parque eólico suele estar entre el 20 y el 40%. El uso de la infraestructura de transmisión es consecuentemente bajo y la capacidad de entregar la potencia de salida nominal completa de una central eólica en todo momento implica un costo que pocas veces se puede justificar. Gran parte del costo de conexión para el establecimiento de un parque eólico se compone de las líneas aéreas y los transformadores de conexión a la red. Si un transformador de conexión a la red está clasificado para la potencia de salida máxima de una central eólica, funcionará con carga parcial la mayor parte del tiempo debido a la velocidad de viento disponible, y por lo tanto se sobrevalora y se elevan los costos al compararlos con los requisitos prácticos de transporte de energía. En contraste, si el transformador está clasificado para solamente transportar parte de la capacidad nominal de la central eólica habrá períodos de sobrecarga si no se restringe deliberadamente la potencia de salida de la instalación. La sobrecarga puede generar una reducción en la vida útil esperada de un transformador. Los transformadores y las líneas de transmisión que son demasiado grandes conllevan mayores costos de capital, y si bien los transformadores muy grandes aumentan las pérdidas parasíticas, los conductores de la línea pueden reducirlas. El aumento de los costos de capital y en las pérdidas en el servicio afecta al caso comercial de una central eólica y por lo tanto la selección de clasificaciones de transformadores y líneas es un aspecto importante a considerar en la potencia de salida. En este informe se presentan las pautas básicas para un dimensionamiento óptimo de las líneas aéreas y los transformadores de conexión a la red para parques eólicos en tierra.