Un sistema eléctrico de potencia es una red interconectada de dispositivos y subsistemas que transforma energía disponible en la naturaleza en energía eléctrica, para luego transportarla y distribuirla hasta los consumidores finales. Un sistema típico de este tipo está compuesto por tres grandes subsistemas:
- Sistema de Generación
- Sistema de Transmisión
- Sistema de Distribución
Estos subsistemas interactúan de manera jerárquica y unidireccional para garantizar un suministro eléctrico confiable y continuo, como se puede observar en la siguiente ilustración.
Diagrama del sistema eléctrico de potencia convencional, mostrando los tres subsistemas de generación, transmisión y distribución
1. Sistema de Generación
La generación de energía es la primera etapa del sistema eléctrico. Su propósito es convertir la energía primaria (fuentes naturales) en energía eléctrica. Las fuentes de energía pueden clasificarse en dos grandes categorías:
- Fuentes no renovables: Incluyen recursos limitados como el carbón, gas natural y petróleo.
- Fuentes renovables: Son fuentes inagotables como la energía solar, eólica, hidráulica y geotérmica.
Dentro de las fuentes renovables, la energía fotovoltaica está cobrando un papel crucial en la transformación energética global. Mediante células fotovoltaicas, se convierte la luz solar directamente en electricidad. Este tipo de generación es particularmente relevante en países como México, donde los recursos solares son abundantes y representan una excelente oportunidad para reducir la dependencia de fuentes de energía fósiles.
Planta solar fotovoltaica Villanueva en operación, Coahula, Mexico.
El papel de la energía renovable es esencial no solo por su bajo impacto ambiental, sino también por su capacidad para ser integrada a pequeña escala en sistemas de generación distribuida, lo que permite a las empresas y hogares producir su propia electricidad.
2. Sistema de Transmisión
Una vez generada, la electricidad debe ser transportada desde las plantas de generación hasta los centros de consumo, un proceso conocido como transmisión. Este subsistema está compuesto por:
- Líneas de alta tensión: Transportan grandes volúmenes de electricidad a largas distancias.
- Subestaciones: Actúan como puntos de transformación para cambiar los niveles de voltaje y facilitar su transporte y distribución.
- Torres de transmisión: Sostienen las líneas y permiten que la energía se transporte a través de regiones geográficas extensas.
(IMAGEN: Diagrama de líneas de alta tensión conectando una planta de energía con diferentes subestaciones y consumidores finales).
Uno de los principales retos de la transmisión es reducir las pérdidas técnicas, que ocurren principalmente debido a la resistencia de los materiales conductores. Además, con el crecimiento de las energías renovables, es necesario adaptar la infraestructura existente para soportar la integración de fuentes variables como la solar y eólica, que requieren una gestión avanzada para garantizar la estabilidad de la red.
La integración de tecnologías de almacenamiento de energía con baterías también está desempeñando un rol clave en la optimización del sistema de transmisión, ayudando a regular los flujos de energía y evitar sobrecargas.
3. Sistema de Distribución
El sistema de distribución es el último subsistema del sistema eléctrico de potencia, responsable de llevar la energía eléctrica desde las subestaciones de transmisión hasta los consumidores finales. En esta etapa, la electricidad se distribuye mediante redes de media y baja tensión que permiten su entrega a hogares, comercios e industrias.
Diagrama que muestra cómo se distribuye la electricidad desde una subestación hasta diferentes tipos de consumidores.
En la actualidad, un componente fundamental del sistema de distribución es la Generación Distribuida (GD). Este término se refiere a la generación de energía a pequeña escala, cercana o en el mismo lugar donde se consume. Las empresas, pequeños comercios y hasta hogares pueden instalar sistemas de generación propios, como paneles solares, y conectarlos a la red, lo que permite reducir los costos de energía y contribuir a la estabilidad de la red eléctrica.
Desafíos y oportunidades para el sistema eléctrico moderno
Uno de los principales desafíos del sistema eléctrico es adaptarse a la creciente demanda de energía y al avance de las energías renovables. La transición hacia un sistema más distribuido, con una mayor participación de la generación renovable y distribuida, está transformando la forma en que se gestiona y opera el sistema eléctrico. Esto exige nuevas infraestructuras y tecnologías avanzadas, como el almacenamiento con baterías y la modernización de las redes de transmisión.
En México, la transición hacia energías más limpias y sostenibles es una prioridad. La energía solar y la generación distribuida están llamadas a desempeñar un papel crucial en este proceso, ayudando a garantizar un futuro energético más limpio y eficiente.