Conectar solar y eólica: un inversor no tiene inercia
Arrastra la proporción renovable y observa la frecuencia
La curva es cómo se mueve la frecuencia justo tras una pérdida de generación. Arrastra el tirador para subir la proporción renovable. Al adelgazar las máquinas síncronas y caer la inercia, el mismo evento hace caer la frecuencia más pronunciada y el nadir más hondo. Cruza bajo la línea verde y se dispara el deslastre por baja frecuencia.
El inversor se interpone
Un generador síncrono se conecta directo a la red, su rotor girando como uno con la frecuencia de red. Pero la solar da CC, y la eólica da CA cuya frecuencia varía con el viento. Ninguna puede unirse a una red de 60 Hz tal cual, así que un dispositivo de electrónica de potencia — el inversor — se interpone y sintetiza esa salida para casar exactamente la frecuencia, tensión y fase de la red. Un inversor es un dispositivo inteligente que mide la red y se sincroniza activamente, pero ese mismo hecho lleva a la ausencia de inercia.
La inercia sostiene la frecuencia
La frecuencia de red es una aguja que refleja el equilibrio de generación y carga. Cuando la generación falta de golpe la frecuencia cae, y la velocidad de esa caída, RoCoF = ΔP/2H, es inversamente proporcional a la inercia H del sistema. El pesado rotor giratorio de un generador síncrono guarda ½Jω² de energía cinética y, en el instante del evento, la suelta automáticamente para sostener la frecuencia cayendo despacio. Un inversor desacopla electrónicamente su fuente — sol, viento o batería — de la frecuencia de red, así que sin control extra no aporta inherentemente esta inercia.
Qué cuesta la baja inercia
Al subir la proporción renovable y expulsar máquinas síncronas, la inercia cae, y la misma pérdida hace caer la frecuencia más rápido (mayor RoCoF) y más hondo (nadir menor). Demasiado hondo, y el deslastre por baja frecuencia dispara para cortar carga a propósito y evitar el colapso; aún más lleva a un apagón de gran área. Los remedios son dar a los inversores control de inercia sintética (virtual) para que la imiten, añadir la respuesta rápida de baterías, y conservar suficientes condensadores síncronos. La falta de inercia es justo el reto central de ingeniería de la transición renovable.
De vuelta a la primera pantalla
El tamaño del evento se mantuvo, pero cuanto mayor la proporción renovable más pronunciada caía la curva y más hondo el nadir. Lo que cambió no fue el evento sino la cantidad de inercia rotante que amortiguaba el golpe. Un inversor se sincroniza a la red con astucia, pero sin un rotor pesado como una máquina síncrona, no da inercia para sostener la frecuencia. La transición renovable gana energía limpia pero deja la tarea de cómo restaurar esta inercia — tarea que lleva a la historia de estabilidad de la próxima unidad.
Comenzada la historia de inercia y frecuencia, la última unidad (PW-E2) reúne la estabilidad de la red y la frecuencia. El equilibrio oferta-demanda fija la frecuencia, y la inercia (primaria), el regulador (secundaria) y el control automático de generación (terciaria) la devuelven a 60 Hz por turnos. Y en la curva potencia-ángulo de D1, cuando el ángulo abierto por una falla supera la condición de áreas iguales el generador pierde el sincronismo — estabilidad transitoria — así cada pieza hasta ahora encaja en la única imagen de la estabilidad.