miércoles, 3 de octubre de 2012

Generación distribuida provoca auto-organización

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Algunas personas piensan que si distribuimos el control de los recursos o las decisiones sobre una situación particular podemos causar desestabilización. En aspectos sociales hay una discusión constante sobre el tema del control; unos apuestan a que éste debe ser tomado por una persona y otros apostamos a que puede ser manejado en forma distribuida. Algunos sectores de derecha remarcarán que debe mantenerse un control centralizado en cualquier circunstancia. Claramente colegas formados en administración por resultados dirán: depende de la situación, con lo cual estaría de acuerdo.
En este artículo aunque no parezca quiero discutir sobre fuentes renovables de energía y elucubrar sobre sociofísica. Sucede que uno de los principales argumentos que esgrime la Comisión Federal de Electricidad (CFE) para no promover intensamente el uso de la generación distribuida de energía eléctrica es que la red de suministro eléctrico se desestabiliza cuando se incluye en ella generación en muchos lugares. En la actualidad la generación eléctrica en México se basa en hidroeléctricas y termoeléctricas, la política ha sido tener plantas grandes para luego distribuir la energía a través de una complicada red de cables a lo largo de todo el territorio nacional. Así, desde unas cuantos lugares y de manera centralizada se distribuye el fluido eléctrico a los hogares, fábricas y edificios. Parece intuitivo que el control de este fluido eléctrico se simplifica si se tiene pocas plantas generadoras, el peligro de que haya ausencia o sobrecarga en algún ramal parece ser menor al haber pocas plantas. Por otro lado, sabemos que la generación solar o la eólica de electricidad es intermitente. De esta manera, parecía razonable el argumento de que la generación distribuida de electricidad a través de fuentes renovables atenta contra la estabilidad de la red. Esto último pretende justificar la ausencia de su promoción por parte de la CFE del uso masivo de las fuentes renovables. Sin embargo, la idea está en el ambiente: fomentar el uso masivo de sistemas fotovoltaicos y pequeños generadores eólicos. Estas propuestas fueron hechas tanto por Graco Ramírez como por Jorge Morales Barud, actual gobernador de Morelos y presidente municipal electo de Cuernavaca, respectivamente. Sin embargo, las propuestas siempre son frenadas por el argumento de la CFE sobre la estabilidad.
Mi convicción de promover el uso de fuentes renovables de energía en forma distribuida se reforzó cuando leí un artículo aparecido en Agosto de este año en Physical Review Letters (PRL 109, 064101 (2012)), una de las revistas más prestigiadas en física, que estudia la estabilidad de redes de distribución de energía eléctrica. Este articulo muestra que existe auto-organización en las redes distribuidas, lo que aumenta sustancialmente su robustez ante fallas topológicas y evita daños en la infraestructura de ellas. Considero conveniente comentar que estos hallazgos fueron realizados al estudiar la dinámica de un sistema de diferentes resortes (osciladores armónicos) colocados en una red desordenada. Éste es un ejemplo de aplicación de la física teórica al estudio de sistemas complejos. Los resultados se pueden resumir de la siguiente manera: la inclusión de plantas de generación distribuidas en la red no evita que sean susceptibles ante perturbaciones intensas y de corto tiempo; pero las hace menos vulnerables a fallas en las líneas de transmisión. Esto último sugiere que en las redes de transmisión reales se requerirá mecanismos de control, pero estos serán demandados por las posibles fluctuaciones propias de los sistemas y no por la inclusión de generación distribuida. Es decir los sistemas fotovoltaicos distribuidos no serían la causa de la inestabilidad. Como beneficio la generación distribuida le aportará una mayor sincronía a la red gracias a la auto-órganización producida por la inclusión de diversos generadores en la red misma.
Después de leer ese trabajo me quedó claro que estamos listos para ayudar, tanto a Graco Ramírez como a Jorge Morales Barud, en el impulso a los sistemas fotovoltaicos en Morelos y en Cuernavaca (ojalá se animen otros municipios) con argumentos sólidos para contrarrestar las posibles objeciones de la CFE y tener la primera región solar en México.
Por otro lado, este resultado de física de sistemas complejos, abre inmediatamente la pregunta sobre la toma de decisiones distribuida en la sociedad. Para aquellos que trabajan en el ámbito de la sociofísica es claro que un modelo de osciladores con distintas frecuencias de resonancias puede modelar un sistema social en una forma más adecuada que un modelo de ising. En lenguaje cotidiano, los sistemas con diferentes respuestas acoplados en una red pueden reflejar los comportamientos de las personas o entes sociales que responden a los estímulos económicos y ambientales y, por lo tanto, simular algunos detalles de sus interacciones en la sociedad y llegar a mostrar estados de auto-organización, éste es un estudio por hacer. En mi opinión, dado que la generación distribuida tiene fases robustas de auto-organización, también la toma de decisiones distribuida generará auto-organización en una sociedad. Participemos todos (distribuidamente) en la toma de decisiones con base en el conocimiento para resolver los problemas que nos aquejan.

Este artículo fue publicado el día 3 de Octubre

4 comentarios:

  1. Antes que nada, si creo que debe haber una investigación seria en energias renovables e inversión en tiempo y dinero en estas tecnologías. Sin embargo; el texto de este blog, no me parece que este adecuadamente fundamentado, pues habla de una investigación de física teoríca, extrapolándola a redes de transmisión eléctricas, pero sin una explicación de como lograr esa extrapolación. No hay referencia a datos duros o a un estudio de que en Morelos tal o cual zona se puede usar para generadores eólicos o solares.
    Por ejemplo, buscando implicaciones de la generáción eólica, encontré esta página con datos del 2008 en Europa: http://www.energia-eolica-toda-la-verdad.com/een2.html. No tengo los elementos para aceptar o rechazar una u otra postura, pero me parece mas convincente el planteamiento del problema de las fluctuaciones, en el estudio de europa, porque muestra datos que fueron tomados para el análisis, que lo que se dice en el texto posteado, que parece sólo una teorización.
    Saludos
    Miguel de Olarte

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  2. Este texto habla de mi convicción de fomentar las fuentes renovables de energía. La literatura de redes de distribución de energía eléctrica está inundada por estudios que pretenden justificar los argumentos de CFE. Para nada considero adecuado pretender descalificar un estudio por ser teórico o basado en simulación. Estos estudios son los que indican por dónde buscar soluciones. El estudio citado es un estudio serio que claramente establece sus limitaciones e invito a que se lea con detenimiento. Los datos sin explicación física tampoco deben ser extrapolados para otros lugares. Invito a debatir seriamente este asunto. La fundamentación del texto es clara y basada en conocimiento nuevo, debatible en todo caso, pero puesto a disposición del que desee analizarlo. Repito, estamos listo para argumentar en favor del uso de sistemas distribuidos y realizar estudios más detallados. El artículo del PRL que cito en este texto es un buen comienzo para hacerlo. Las descalificaciones de teorización las considero inadecuadas en el ámbito científico tecnológico.

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  3. Pues a mi no me convence. Estoy completamente de acuerdo que la evolución a una red distribuida es natural y necesario (en cualquier ámbito). Sin embargo, la red eléctrica de la CFE fue diseñada de origen para operar de forma centralizada. De hecho, la inclusión de nuevas plantas (aprovadas por la CFE) les genera más problemas de sincronización por que deben asegurar que todas entren a trabajar en fase para no reventar sus transformadores. Incluir pequeñas plantas de generación solar distribuidas en toda la red les crearía un caos. Creo que a eso es a lo que se refiere la CFE cuando mencionan un problema de estabilidad. La idea es buena y eventualmente será necesario llevarla a la práctica pero creo que el problema actual es de diseño. Si se pretende modificar ese diseño el costo podría ser elevado. Vale la pena ponerle números. Saludos!

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  4. Con la tecnología del GPS es posible sincronizar los relojes de las computadoras, los teléfonos celulares y otros dispositivos. Se pueden utilizar las mismas señales para sincronizar los convertidores DC-AC de los sistema fotovoltaicos y así evitar las fluctuaciones en la red. Aunque desconozco cómo se pueden sincronizar la grandes centrales de generación, pero seguro debe existir una forma.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Time_discipline
    http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/html/discipline.html

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