La red eléctrica que abarca América del Norte se asemeja a un organismo vivo, funcionando a través de conexiones e interacciones complejas. Investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) han desarrollado una innovadora plataforma de simulación destinada a mejorar nuestra comprensión de este sistema complejo. Al integrar modelos matemáticos, automatización y análisis avanzado, este nuevo enfoque promete ofrecer resultados precisos, al tiempo que minimiza el tiempo de cálculo y reduce costos, lo que, en última instancia, fortalecerá la fiabilidad del suministro eléctrico.
Las simulaciones son herramientas poderosas que replican el comportamiento de sistemas del mundo real, permitiendo a las empresas de servicios públicos y a los planificadores evaluar estrategias de gestión de la red sin poner en riesgo la seguridad o interrumpir el servicio. El equipo de ORNL ha perfeccionado una técnica de modelado de vanguardia conocida como simulación de transitorios electromagnéticos (EMT), que es particularmente eficaz para examinar las respuestas rápidas de la electrónica de potencia contemporánea. Este avance es crucial para prevenir fallos catastróficos, como los apagones en cascada.
La importancia de RE-INTEGRATE
Según el investigador de ORNL, Phani Marthi, “nuestro objetivo es reflejar con precisión el comportamiento de la electrónica y los sistemas, logrando un mayor nivel de fidelidad”. Las simulaciones EMT de alta fidelidad tradicionales suelen requerir grandes recursos computacionales, especialmente al aplicarse a sistemas de red de gran escala. La herramienta recientemente desarrollada, conocida como RE-INTEGRATE, aborda estos desafíos al mejorar significativamente tanto la velocidad como la precisión en la simulación de sistemas de potencia intrincados que integran numerosos componentes electrónicos.
De locomotoras a autos deportivos
Históricamente, la red se basaba en la inercia de grandes máquinas rotativas, donde la energía fluía en una dirección unificada, similar a un tren en una vía predeterminada. En contraste, la electrónica de potencia moderna permite que la red opere con una capacidad de respuesta similar a la de un auto deportivo, facilitando ajustes electrónicos rápidos. A pesar de este potencial, la infraestructura actual no está completamente equipada para manejar tales cambios veloces. La herramienta RE-INTEGRATE ayuda a las empresas de servicios públicos a navegar por las posibles trayectorias para el futuro de la red.
Transformando la transmisión de energía
La electrónica de potencia facilita la generación y transmisión de electricidad a través de diversos mecanismos, soportando tanto corriente alterna (AC) como corriente continua (DC) a largas distancias. Esta capacidad es esencial para satisfacer la creciente demanda de una población y economía en expansión, incluyendo sectores emergentes como los centros de datos para inteligencia artificial y criptomonedas.
Ventajas del software de código abierto
A diferencia de los modelos EMT existentes, RE-INTEGRATE está diseñado como una plataforma de código abierto, integrando técnicas de simulación numérica, automatización e inteligencia basada en redes neuronales para realizar cálculos más rápidos. Estos avances ofrecen beneficios claros en el análisis de la dinámica moderna de la red. En última instancia, la plataforma tiene como objetivo simular diversos fallos—interrupciones resultantes de fallos en el equipo o cortocircuitos—similar al incidente que causó cortes de energía generalizados en España y Portugal.
“Utilizar la herramienta RE-INTEGRATE puede ofrecer valiosas perspectivas sobre estrategias para prevenir de manera consistente apagones y caídas de tensión”, destacó Marthi, subrayando la importancia de la herramienta en la gestión de la red.
Pilares para el éxito
Uno de los componentes centrales de RE-INTEGRATE es la implementación de solucionadores de ecuaciones algebraicas diferenciales. Estos algoritmos optimizan la gestión de grandes cantidades de datos, reduciendo la necesidad de procesamiento manual extenso. La efectividad de estos solucionadores ha sido validada por los investigadores de ORNL a través de pruebas en circuitos electrónicos de potencia simples.
De cara al futuro, la ambición es perfeccionar el software para capturar con precisión una amplia gama de escenarios que pueden surgir de la interacción entre la electrónica de potencia de respuesta rápida y los componentes tradicionales de la red, reflejando en última instancia la complejidad de la red eléctrica del este de EE. UU.
“Más allá de mejorar la velocidad de las simulaciones EMT, nuestro próximo desafío significativo es gestionar la considerable cantidad de datos generados por estas simulaciones”, afirmó Marthi. Los investigadores de ORNL están desarrollando activamente métodos analíticos avanzados, incluyendo redes neuronales especializadas, para mejorar las capacidades operativas de los sistemas de potencia y facilitar la toma de decisiones informadas. “Nuestra visión es crear un ecosistema EMT integral, con RE-INTEGRATE en su núcleo, permitiendo a las empresas de servicios públicos utilizarlo con mayor frecuencia y confianza”, añadió.
Las simulaciones son herramientas poderosas que replican el comportamiento de sistemas del mundo real, permitiendo a las empresas de servicios públicos y a los planificadores evaluar estrategias de gestión de la red sin poner en riesgo la seguridad o interrumpir el servicio. El equipo de ORNL ha perfeccionado una técnica de modelado de vanguardia conocida como simulación de transitorios electromagnéticos (EMT), que es particularmente eficaz para examinar las respuestas rápidas de la electrónica de potencia contemporánea. Este avance es crucial para prevenir fallos catastróficos, como los apagones en cascada.0
Las simulaciones son herramientas poderosas que replican el comportamiento de sistemas del mundo real, permitiendo a las empresas de servicios públicos y a los planificadores evaluar estrategias de gestión de la red sin poner en riesgo la seguridad o interrumpir el servicio. El equipo de ORNL ha perfeccionado una técnica de modelado de vanguardia conocida como simulación de transitorios electromagnéticos (EMT), que es particularmente eficaz para examinar las respuestas rápidas de la electrónica de potencia contemporánea. Este avance es crucial para prevenir fallos catastróficos, como los apagones en cascada.1
