Los cortes de energía recientes en Texas llamaron la atención sobre la separación de su red eléctrica del resto del país. Si bien no está claro de inmediato si la integración con otras partes de la red nacional habría eliminado por completo la necesidad de cortes continuos, el estadoLa incapacidad de importar cantidades significativas de electricidad fue decisiva en el apagón.
Una red eléctrica más grande tiene ventajas, pero también peligros que los investigadores de la Northwestern University esperan abordar para acelerar la integración y las mejoras en el sistema.
Un desafío obvio en las redes más grandes es que las fallas pueden propagarse más, en el caso de Texas, a través de las fronteras estatales. Otro es que todos los generadores de energía deben mantenerse sincronizados a una frecuencia común para transmitir energía.servida por tres redes "separadas": la interconexión oriental, la interconexión occidental y la interconexión de Texas, interconectadas solo por líneas eléctricas de corriente continua. Cualquier desviación persistente en las frecuencias dentro de una región puede provocar un corte de energía.
Como resultado, los investigadores están buscando formas de estabilizar la red mediante la búsqueda de métodos para mitigar las desviaciones en las frecuencias de los generadores de energía.
La nueva investigación de Northwestern muestra que, contrariamente a las suposiciones sostenidas por algunos, la heterogeneidad en la red eléctrica tiene beneficios de estabilidad. Al examinar varias redes eléctricas en los EE. UU. Y Europa, un equipo dirigido por el físico Adilson Motter del noroeste informó recientemente que los generadoresdiferentes frecuencias regresan a su estado normal más rápidamente cuando son amortiguadas por "interruptores" a diferentes velocidades que los generadores a su alrededor.
El artículo se publicó el 5 de marzo en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Motter es profesor Charles E. y Emma H. Morrison en el departamento de física y astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg. Su investigación se centra en fenómenos no lineales en redes y sistemas complejos.
Motter compara las redes eléctricas con un coro: "Es un poco como un coro sin un director. Los generadores tienen que escuchar a los demás y hablar en sincronía. Reaccionan y responden a las frecuencias de los demás".
Escuche una frecuencia fuera de control y el resultado puede ser una falla. Dada la estructura interconectada del sistema, una falla puede propagarse a través de la red. Históricamente, estas fallas se han evitado mediante el uso de controladores activos. Sin embargo,Las fallas a menudo son causadas precisamente por errores de control y del equipo. Esto apunta a la necesidad de generar estabilidad adicional dentro del diseño del sistema. Para lograrlo, el equipo buscó aprovechar las heterogeneidades naturales de la red.
Cuando las frecuencias de los generadores de energía se alejan del estado sincrónico, pueden oscilar durante mucho tiempo e incluso volverse más erráticas. Para mitigar estas fluctuaciones, se les ocurrió algo parecido a un mecanismo de puerta utilizado para cerrar unpuerta la más rápida, pero sin golpear.
"Matemáticamente, el problema de amortiguar las desviaciones de frecuencia en un generador de energía es análogo al problema de amortiguar de manera óptima una puerta para hacer que se cierre más rápido, que tiene una solución conocida en el caso de una sola puerta", dijo Motter."Pero no es una sola puerta en esta analogía. Es una red de muchas puertas que están acopladas entre sí, si puedes imaginar las puertas como generadores de energía".
Al crear un efecto de "amortiguación óptima", descubrieron que en lugar de hacer que cada amortiguador sea idéntico, amortiguar los generadores de energía de una manera que sea adecuadamente diferente entre sí puede optimizar aún más su capacidad para sincronizarse con la misma frecuencia lo más rápido posibleEs decir, una amortiguación adecuadamente heterogénea a través de la red puede conducir a una mejor estabilidad en las redes eléctricas estudiadas por el equipo.
Este descubrimiento podría tener implicaciones para el diseño de redes futuras a medida que los desarrolladores trabajan para optimizar la tecnología y en consideraciones para integrar aún más las redes ahora separadas.
El estudio fue apoyado por Finite Earth Initiative de Northwestern University apoyado por Leslie y Mac McQuown y el Premio ARPA-E No. DE-AR0000702 y también se benefició del apoyo logístico del Northwestern Institute for Sustainability and Energy.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Lila Reynolds. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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