INDIA NECESITA UNA GRAN CANTIDAD DE ENERGíA EóLICA Y SOLAR PARA CUMPLIR CON AMBICIOSOS OBJETIVOS DE ENERGíAS RENOVABLES

India, un país de 1.300 millones de personas, está girando con fuerza hacia la energía renovable. Está buscando alcanzar los 175 gigavatios en la capacidad de generación instalada de energías renovables para 2022, incluidos 60 gigavatios de viento y 100 gigavatios de energía solar. Hoy esos números están en 34 gigavatios para el viento y 23 gigavatios para la energía solar. El plan es que para 2030, alrededor del 40 por ciento de la electricidad de la India provendrá de fuentes no basadas en fósiles.

Esta es una tarea enorme. Tenga en cuenta que la capacidad de generación total en Alemania, incluidas las centrales eléctricas de carbón y gas, es un poco más de 200 gigavatios . Pero también es una gran oportunidad de negocios para compañías de energía como Atria Power, propietaria y operadora del sitio Borampalli.

India ha saltado hacia el futuro antes: recuerde la rápida adopción de los teléfonos celulares hace dos décadas. Pero la economía tiene que ser la correcta. En la India como en cualquier otro lugar.Los contratos de nuevos proyectos para crear energía renovable se adjudican en subastas altamente competitivas, y el incentivo para proporcionar la oferta más baja necesariamente exprime el margen de beneficio. Si usted es una empresa como Atria, una forma de ganar una subasta consiste en obtener la mayor cantidad de energía posible de sus activos. Pero la matemática financiera puede ser complicada dada la naturaleza intermitente de estas fuentes de energía: el sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla. "El desafío con la energía renovable es que es impredecible", dice Shyam Rajan, líder de mercados exponenciales en el India Technology Center de GE en Bangalore, que emplea a 4,500 PhD, ingenieros y otros especialistas y es el hogar de GE Global Research y otras empresas de GE. . "Tiene una variación estacional y también tiene una variación diaria".

El colega de Rajan, Arvind Tiwari, líder del programa de sistemas eléctricos eólicos en el centro de investigación de Bangalore, y su equipo han estado trabajando con Atria para reducir esa incertidumbre. En lugar de construir dos granjas separadas con su propio equipo de conversión de energía, que sería demasiado costoso, diseñaron una solución híbrida única para el sitio de Borampalli que combina energía eólica y solar en una sola granja.

La granja Borampalli ilustra bien los caprichos de la generación de energía renovable. Debido a los patrones climáticos que prevalecen en el subcontinente indio, los aerogeneradores Atria aquí generan el 70 por ciento de su producción anual en los cinco meses comprendidos entre abril y agosto, la temporada del monzón. Esta estacionalidad solía crear dolores de cabeza para personas como Anand Lahoti, el director de operaciones de Atria. "Si gano un proyecto de energía, es posible que no pueda cumplir con los requisitos de mis clientes porque tengo un déficit de [generación] de electricidad en algunos meses y excedentes en otros meses", dice en su oficina en una calle arbolada en el centro de Bangalore.

Cuando activaron por primera vez el parque eólico de 25,6 megavatios en 2015, Lahoti y su equipo comenzaron a "acumular" el exceso de producción de energía generada durante la temporada de monzones de viento enviando a una red operada por una gran empresa de servicios locales capaz de absorberla. Atria enviaría un empate en la red cuando el viento se calmara. Sin embargo, los cambios en el modelo de precios (las liquidaciones de energía ahora se realizan mensualmente en lugar de una vez al año) hicieron que el acuerdo fuera más costoso. "Dijimos: '¿Cómo podemos satisfacer la mayor parte de las necesidades energéticas de nuestros clientes sin generar un aumento en los costos?'", Dice Lahoti.

Resultó que la respuesta estaba escondida a plena luz del día. "Nos dimos cuenta de que si juntamos la energía eólica y solar, las dos fuentes de energía pueden ser muy complementarias", dice Lahoti.

El área alrededor de Borampalli disfruta de hasta 10 horas de sol en el pico de la estación seca en febrero. Ese número se reduce a poco más de cuatro horas en promedio en julio, pero también es cuando el viento aumenta.

Lahoti se dio cuenta de que podía aumentar la producción de energía del sitio de Borampalli agregando un parque solar a su parque eólico, que se construyó en 50 acres de tierra en gran parte abierta. Envió a uno de los ingenieros de Atria a GE para que lo ayudara a resolverlo. "No fue una decisión comercial", dice Lahoti, y agregó que otras dos compañías estaban interesadas en ofertar por el trabajo. "Fue más una decisión tecnológica".

El equipo combinado de GE y Atria se trasladó al interior del laboratorio híbrido de GE en el centro de tecnología. Se centraron en una pieza clave del equipo de un parque eólico llamado el convertidor, que necesitaban ajustar para que el híbrido funcionara. La máquina, del tamaño de dos armarios, toma energía de los aerogeneradores y esencialmente la limpia. "El viento sopla a diferentes velocidades, y usamos un generador de velocidad variable para capturar la mejor energía eólica posible a diferentes frecuencias mecánicas", dice Veena Padmarao, científica líder que trabaja en el grupo de energía eléctrica en el GRC en Bangalore. "Pero la potencia que usamos en el hogar debe tener la misma frecuencia eléctrica constante todo el tiempo". El trabajo del convertidor es ayudar a que esto suceda, compensando la diferencia entre el giro de la turbina eólica y la frecuencia eléctrica en el cuadrícula.

El equipo decidió usar el convertidor de viento para la granja solar también, pero primero tuvieron que resolver un problema complejo. La turbina eólica genera una mezcla de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC), mientras que los paneles solares producen solo CC. Padmarao y sus colegas tuvieron que averiguar cómo canalizar el DC desde la granja solar a la porción del convertidor que maneja el flujo de DC desde la turbina.

Padmarao pasó días escribiendo códigos de computadora para hacer que las partes se comunicaran entre sí y con la red. "El objetivo de la solución híbrida era que no tiene que tocar nada en la infraestructura más allá de la instalación", dice ella. “Es un diseño plug-and-play. No necesita actualizar sus líneas de transmisión y subestación. El reto era que lo estuviéramos haciendo por primera vez. "Nunca hicimos energía eólica y solar juntos".

Pero la combinación perfecta de los parques solares y eólicos es solo el primer paso. El equipo de GE ahora está considerando trabajar con Atria para integrar el almacenamiento de la batería en el sistema. También están desarrollando un software que les permitirá predecir y maximizar las salidas de energía al analizar la generación histórica de electricidad, el clima y los datos de los sensores ubicados en el equipo de campo. Por ejemplo, el equipo notó que la línea de transmisión que conduce desde el sitio de Borampalli se utilizó en promedio solo en un 50 por ciento; la energía eólica representa el 30 por ciento de la capacidad total y la capacidad solar en un 20 por ciento. Pero en días ventosos y soleados, cuando tanto los paneles solares como los aerogeneradores podrían funcionar al 100 por ciento, tuvieron que frenar la salida para evitar sobrecargar la línea.

Almacenar el exceso de energía en una batería y liberarla cuando caen las generaciones parece ser el siguiente paso obvio. "Es básicamente la gestión de la energía como un servicio", dice Tiwari, el ingeniero que supervisó el proyecto en el lado de GE. Él dice que su equipo ahora está trabajando con Atria para construir un "gemelo digital" de la granja híbrida, su representación virtual dentro de una computadora, para aprovechar al máximo el híbrido eólico-solar. Agrega su colega Rajan: “Estamos utilizando tecnologías exponenciales y las estamos aplicando a mercados que están creciendo de manera exponencial. Sabremos si esta misión tiene éxito si podemos obtener una gran parte de los gigavatios de las subastas de renovables que se llevarán a cabo en los próximos cinco años. Esa es básicamente la premisa bajo la cual estamos operando. La prueba del pudín está, por supuesto, en comérselo.

Hasta ahora, el Lahoti de Atria parece disfrutar de la cocina de GE. "No hemos visto ningún problema en cuanto a cómo se ha estado desempeñando la planta híbrida", dice. "Una de las cosas que estamos impulsando ahora es: ¿Cómo hacemos que los activos suden? ¿Cómo los usamos al máximo?
(Centro de tecnología de India, GE Global Research, India, Atria Power)

* Imagen superior: Veena Padmarao y sus colegas en el India Technology Center de GE en Bangalore tuvieron que averiguar cómo canalizar la corriente directa desde la granja solar a la parte del convertidor que maneja el flujo de CC del aerogenerador. Crédito de la imagen: Tomas Kellner para GE Reports. Arriba: la India está tratando de alcanzar los 175 gigavatios en capacidad de generación instalada de energías renovables para 2022, incluidos 60 gigavatios de viento y 100 gigavatios de energía solar. Crédito de la imagen: Getty Images.





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