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Bélgica integra energía eólica marítima a la red europea

El pequeño país europeo de Bélgica ahora es alabado por otro producto, además de sus famosos chocolates.

Una flota de turbinas eólicas gigantes frente a la costa del país está generando energía no solo para el continente, sino también para el Reino Unido, ubicado a más de 80 millas al otro lado del mar del Norte.

Con un plazo exigente, el ambicioso proyecto de integración eólica de la operadora de red belga Elia se puso en marcha a principios de 2019 sin ningún problema. En consecuencia, la energía renovable generada por la energía eólica marina beneficia a millones de hogares y empresas en Bélgica y más allá.

“La integración de nuestra energía eólica marina en la red europea ha mejorado la seguridad futura del suministro de electricidad para una vasta región”, dijo Rodolphe Hanuise, director de proyectos de Elia, con sede en Bruselas.

El proyecto se concretó con la ayuda de Schweitzer Engineering Laboratories (SEL), cuyos ingenieros, técnicos y otros empleados trabajaron hasta altas horas de la noche en varios países para cumplir con una fecha límite ajustada.

Como la nueva red integrada no podía ponerse en línea hasta que SEL implementara un esquema de protección especial (SPS) para garantizar un suministro estable de energía, “definitivamente era un plazo de alta presión”, dijo Hanuise. “Mucha gente contaba con esto”.

Durante la reunión de inicio del proyecto en Bélgica, recordó haberse preguntado si SEL podría completar el SPS en tan poco tiempo, especialmente con la alta calidad de trabajo técnico que se requería.

“Es difícil de creer ahora, pero en realidad no pensé que fuera posible”, dijo.

Elia es la operadora del sistema de transmisión de alto voltaje de Bélgica y un actor clave en el mercado energético europeo.

Vientos de cambio

Aproximadamente 11.6 millones de personas viven en Bélgica, en una superficie de 11,787 millas cuadradas, lo que lo convierte en uno de los países más densamente poblados de Europa. Se hablan tres idiomas oficiales: holandés, francés y alemán. En la capital, Bruselas, se encuentran la sede de la OTAN y el Parlamento Europeo.

La campiña belga está conformada por serpenteantes valles fluviales, colinas y bosques frondosos. En las áreas urbanas, no es extraño ver la arquitectura medieval y los canales intercalados con cafés modernos, galerías de arte y cervecerías.

La energía eólica recolectada en el mar del Norte ahora beneficia a millones de hogares y empresas en Bélgica.

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A pesar de su tamaño compacto, Bélgica es un importante exportador de productos, desde automóviles y computadoras hasta chocolates finos y cerveza, lo que contribuye a su economía altamente desarrollada.

No hace mucho, el país afrontó un contratiempo. Si bien se depende en gran medida de la energía nuclear desde hace más de medio siglo, el gobierno federal ordenó que los siete antiguos reactores del país se desmantelaran gradualmente para el año 2025. Los funcionarios también se fijaron el objetivo de obtener independencia energética y reducir las emisiones de carbono mediante la reducción de las importaciones de combustibles fósiles y la implementación de fuentes renovables.

“Fue parte de un movimiento más amplio para cambiar a energías renovables en toda la Unión Europea”, dijo Hanuise de Elia, que posee y opera la red de transmisión belga y es responsable de importar y exportar electricidad con los países vecinos.

¿Cómo garantizaría Bélgica una energía limpia y confiable para su futuro?

Es aquí que los fuertes y constantes vientos que soplan en la costa son un factor.

Crecimiento impulsado por nuevas tecnologías, costos más bajos

En la actualidad, hay 318 turbinas eólicas frente a la costa belga, lo que convierte a Bélgica en el cuarto mayor productor mundial de energía eólica marina, según la organización industrial WindEurope. Las turbinas, que alcanzan una altura de hasta 58 pisos sobre la superficie del mar del Norte, son capaces de generar 8,000 gigavatios-hora de electricidad por año, suficiente para alimentar a 2 millones de hogares.

Estas poderosas estructuras con forma de ventilador cosechan los vientos marinos abundantes y constantes, lo que permite que las turbinas generen energía continua. Además, con las turbinas operando en un área que se extiende de 14 a 33 millas de la costa, las vistas al mar están despejadas tanto para los belgas como para los turistas.

Estos factores, combinados con los avances técnicos que reducen significativamente los costos de la energía eólica marina, contribuyen a la creciente popularidad del sector en Europa, dijo Hanuise.

“La energía eólica marina está convirtiéndose gradualmente en una forma de suministro eléctrico muy popular aquí”, dijo.

Elia, en nombre de Bélgica, está comprometida con el cumplimiento de los objetivos de energía renovable, afirma Rodolphe Hanuise, director de proyectos de Elia.

Del mar a Bélgica y el Reino Unido

¿Cómo hace la energía producida por las turbinas eólicas para recorrer millas hasta llegar a tierra, donde se necesita? Primero, se transporta a través de cables enterrados en el fondo del océano hasta una plataforma de subestación transformadora en altamar de propiedad de Elia y operada por ella. Desde allí, viaja a través de otra red de cables submarinos hasta una subestación en la costa belga.

Desde allí, el nuevo corredor de transmisión de 380 kV de Elia lleva la energía al territorio continental de Bélgica. Y, en una función secundaria importante, el corredor facilita el intercambio de hasta 1,000 MW de electricidad entre Bélgica y el Reino Unido a través de un enlace de corriente directa de alto voltaje (HVDC). El proyecto conjunto de Elia y la red nacional del Reino Unido incluye un cable submarino que recorre 81 millas por el lecho marino.

Pero, a pesar de que el enlace se terminó y se probó a fines del año pasado, los ingenieros no podían activarlo hasta que el SPS estuviera instalado.

“La cantidad de energía que se puede transportar a través del corredor de transmisión, tanto desde los parques eólicos marinos como desde el enlace HVDC, es equivalente a hasta tres reactores nucleares”, explicó Hanuise.

Lo que significa que, si una tormenta grave desencadenase una falla, la estabilidad eléctrica podría verse comprometida.

Para evitar apagones, se necesitaba un SPS para detectar condiciones anormales a lo largo del corredor y para responder rápidamente. Finalmente, Elia seleccionó una empresa fuera de Europa para que se lo proporcionara.

“Elegimos a Schweitzer Engineering principalmente por dos motivos”, dijo Hanuise. “Proponían la mejor solución con relés tecnológicamente muy avanzados. También tuvimos en cuenta que habían realizado proyectos de SPS comparables en otros países, como Georgia y Uruguay, con muy buenos resultados”.

Sin tiempo que perder

El proyecto de SPS no solo requería una alineación perfecta de experiencia y tecnología, sino también celeridad. Trabajando en equipo con Elia, la división de Servicios de Ingeniería de SEL tenía un plazo de menos de 10 meses.

“Normalmente, un proyecto como este tomaría un año y medio o incluso más”, dijo Milind Malichkar de SEL, líder técnico del proyecto de SPS. “Así que un grupo de nosotros nos sentamos en una habitación, miramos el cronograma y lo desglosamos por semana y por día. Analizamos cada etapa para ver cómo podíamos ahorrar tiempo sin reducir la calidad, con el objetivo de emplear métodos rápidos e innovadores para la entrega de soluciones”.

En la sala de control de Elia, Rodolphe Hanuise y Milind Malichkar de SEL examinan un gráfico de pronóstico de producción eólica. A su derecha se ve la red eléctrica de Bélgica iluminada.

El plazo estricto era necesario para proteger la red belga de la inestabilidad luego de que el enlace HVDC entrara en funcionamiento a fines de enero de 2019. Pero también era necesaria para evitar un posible déficit de energía durante la época más fría del año en Bélgica. Con varios reactores nucleares desconectados para su mantenimiento, “era fundamental que nuestro país tuviera la capacidad de importar energía adicional en caso de una ola de frío prolongada”, explicó Hanuise.

En las sucursales de SEL en España, México y Estados Unidos, los trabajadores de SEL se esforzaron por completar sus tareas de SPS a tiempo, dentro del presupuesto y con alta calidad. Para cumplir el plazo del 31 de enero, Malichkar y el equipo de ingeniería pasaron semanas en Bélgica poniendo en marcha el SPS.

“Había mucho en juego en este proyecto”, dijo Malichkar. “Había una sensación de urgencia, y todos entendíamos esto”.

Redoblamos la apuesta

Con muchas horas de trabajo, los empleados de la sucursal de SEL en México construyeron varios paneles grandes, cada uno montado con hardware de SEL que incluía el sistema de protección, automatización y control de bahías SEL-451, el controlador de automatización en tiempo real (RTAC) SEL-3555 y el módulo Axion SEL-2240 para control lógico.

Los especialistas también instalaron un dispositivo con tecnología que diferenciaría el sistema de protección de Elia de los demás: el switch con tecnología de redes definidas por software SEL-2740S. El switch y su software de soporte proporcionarían redes definidas por software (SDN) para permitir un intercambio de datos seguro y robusto entre las redes de las subestaciones.

En 2016, SEL fue la primera empresa en lanzar una solución de SDN diseñada para subestaciones de energía eléctrica. Tres años después, sus ingenieros estaban aplicando la solución de una manera novedosa para Elia.

“Esta fue la primera vez que usamos comunicaciones SDN en un proyecto de SPS”, dijo Derek DeWald, director de proyectos de SEL. “Requería una integración de hardware y software de una manera que no habíamos hecho antes”.

El sistema SDN, preprogramado para satisfacer las necesidades de Elia, proporcionaría comunicaciones de una subestación a otra y monitoreo de estado a través de mensajería GOOSE de alta velocidad. El protocolo GOOSE es cada vez más frecuente a medida que más empresas suministradoras de energía se adhieren a la norma IEC 61850, el estándar internacional basado en Ethernet para redes de comunicaciones en subestaciones.

La solución de SDN de SEL está basada en Ethernet con más seguridad, control y rendimiento que las redes tradicionales.

Más información sobre las SDN

Las redes definidas por software (SDN) se integraron al proyecto SPS para mejorar la seguridad cibernética.

Resultados sorprendentes

Cuando las hojas empezaban a tornarse doradas y rojas en Bélgica, se terminaron los paneles en la sucursal de SEL en México y luego se sometieron a pruebas de calidad. Luego se enviaron a la sede en Pullman, Washington, para dos semanas de rigurosas pruebas de hardware en el circuito.

“Aquí es donde colocamos todos los equipos en situaciones simuladas para verificar cómo reaccionaría el SPS si estuviera en un entorno de campo real”, dijo Malichkar. Por ejemplo, se utilizó simulación digital en tiempo real para modelar los parques eólicos, el enlace HVDC y el corredor de transmisión para que los ingenieros pudieran ver cuán rápido respondería el SPS durante diferentes continencias del sistema de potencia.

Durante las pruebas, se esperaba que el SPS detectara condiciones anormales e iniciara una medida correctiva en 40 milisegundos, como lo requería Elia.

Pero el resultado no pudo ser mejor: solo tomó 20 milisegundos.

“Fue más rápido de lo que esperaba Elia, más rápido de lo que esperábamos”, dijo Malichkar. “Los ensayos nos dieron la prueba y la confianza renovada para avanzar con el proyecto”.

Ya con la certeza de que el SPS había sido probado, era factible y estaba dentro de los costos estimados, cada panel completamente equipado se empacó con cuidado en el Centro de Entrega de Soluciones de SEL para su transporte aéreo a Bélgica.

Hanuise y Malichkar examinan los equipos de interrupción aislados con gas dentro de una subestación. A continuación se muestra la parte posterior, y luego el frente, de un panel equipado con dispositivos SEL que componen el SPS.

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Mientras tanto, no pasaría mucho tiempo antes de que los primeros copos de nieve de la temporada cayeran sobre las altas colinas de la región belga de las Ardenas. Se acercaba el invierno, y con él el plazo de enero.

Tras la instalación y más pruebas en Bélgica, el sistema de protección se activó con éxito el 25 de enero. Cuando el reloj marcó la medianoche del 31 de enero, el enlace HVDC comenzó a operar comercialmente.

Al día siguiente, la agencia de noticias internacional Reuters publicó una historia sobre el logro. John Pettigrew, director ejecutivo de la red nacional del Reino Unido, afirmó: “Los interconectores como el enlace HVDC son la herramienta perfecta para mover la energía renovable desde donde se produce hasta donde más se necesita”.

Auge de las turbinas eólicas

Hoy, cuando alguien enciende un interruptor de luz en Brujas, Bélgica, o en Kent, Inglaterra, la electricidad que alimenta la bombilla probablemente se canalizó a través del corredor de transmisión de Elia. Con el SPS en su lugar, Elia puede rastrear señales de perturbaciones y responder rápidamente antes de que un problema se convierta en un corte de energía.

Varios dispositivos de SEL trabajan juntos para mantener el sistema de potencia estable y seguro, dijo DeWald de SEL.

“Ayudamos a integrar y estabilizar la entrega de una nueva fuente de energía renovable que se ha incorporado a la red europea”, dijo. “Eso es algo de lo que estamos muy orgullosos”.

Cuando dos parques eólicos adicionales entren en funcionamiento para 2020, la energía eólica marina constituirá más del 10 por ciento del total de la matriz energética belga, dijo Hanuise.

“Este es solo el primer paso”, dijo. “El SPS nos permitió soñar en grande al abrir el camino hacia una integración de energía aún más ecológica en el futuro”. Con la incorporación de más turbinas para 2024, los parques eólicos serán capaces de generar 14 teravatios-hora por año, “suficiente para alimentar al 85 por ciento de todos los hogares belgas”, explicó.

Y la próxima vez que se produzca una tormenta intensa, el SPS podría hacer que los clientes finales, ya sea un maestro chocolatero, un fabricante de automóviles o un agricultor de papas, experimenten un simple parpadeo de luces en lugar de un apagón.

—Fin—


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