Hawái quiere ser un ejemplo para el mundo. La isla está 100% comprometida con el objetivo de tener un mix energético totalmente renovable en 2045. Lejos de tenerlo fácil, el estado norteamericano tiene que superar su elevada dependencia por los combustibles fósiles, motivada fundamentalmente por su remota situación en el Pacífico.

Las empresas eléctricas de Hawái ya han apostado por las fuentes renovables. Los objetivos del Gobierno del país para impulsar este tipo de energía son muy claros:

  • Reducir la dependencia de la isla de la importación de petróleo
  • Eliminar las emisiones fósiles
  • Mejorar la estabilidad de los precios de la electricidad
  • Optimizar la independencia energética

Para lograr estas metas, la Isla debe mantener un suministro eléctrico fiable y estable que permita la integración de estas fuentes de energía en el sistema. Y es aquí donde Siemens está jugando un papel fundamental.

Hawái ha confiado a la compañía una investigación liderada por el equipo de Siemens Corporate Technology en Princeton, Nueva Jersey, Estados Unidos. Un equipo responsable de otros proyectos innovadores como el desarrollo de robots de dos brazos capaces de fabricar productos sin necesidad de ser programados.

El proyecto hawaiano está siendo impulsado por el departamento de Energía de los Estados Unidos y cuenta con una inversión de 3 millones de dólares. El grupo de investigadores será responsable de evaluar cómo esta isla paradisiaca, también conocida como Big Island, puede funcionar de forma fiable con menos plantas convencionales y facilitar la transición hacia un comportamiento 100% renovable.

Hawái dice Aloha a las energías verdes

El sistema energético de Hawái provee de energía a una población cercana al 1 y medio de habitantes. Los abundantes recursos naturales del estado y su favorable situación geográfica permiten a la isla tener suficientes fuentes de energía verdes para abastecer todas las necesidades energéticas:

  • Energía eólica
  • Solar
  • Hidroeléctrica
  • Geotérmica
  • Biomasa

No obstante, el problema es que estas fuentes aún no pueden integrarse en la red de manera estable y fiable. Por ello, el mayor desafío al que se enfrenta el estado no es tanto la expansión de las energías renovables, sino la inversión en nuevos sistemas que permitan su integración en la red. La isla necesita aproximadamente 180 MW de carga máxima.

Siemens hace posible lo imposible por la transición energética en Hawái

Siemens está trabajando para conseguir que Hawái pueda avanzar en su transición energética. Concretamente, la compañía está colaborando en dos proyectos: IREN2 y DynaGrid.

El primero de ellos, IREN2 se ha puesto en marcha en la ciudad alemana de Wildpoldsried. Los investigadores han conseguido, por primera vez, desconectar una microrred del sistema eléctrico pública y cubrir temporalmente las necesidades de electricidad de la ciudad. Y lo han logrado utilizando sólo energía producida por convertidores solares y baterías. Concretamente, el equipo utilizó los convertidores Sinamics de Siemens:

  • Con capacidad de equilibrar la generación de energía y la carga
  • Y estabilizar el voltaje y la frecuencia.

Además, el equipo de investigación ha desarrollado también sistemas auxiliares específicos que podrían utilizarse junto a los controladores Sinamics para reducir estas oscilaciones.

Por su parte, en el proyecto DynaGrid, Siemens colaboró, junto a otros socios, con el fin de demostrar que un centro de control dinámico puede operar de forma estable y fiable.  El equipo ha trabajado para asegurar la red eléctrica a través de una serie de equipos altamente dinámicos que utilizan sistemas auxiliares, inicialmente en condiciones controladas en un laboratorio. En este proyecto, los sistemas auxiliares también buscan reducir las oscilaciones de potencia entre las centrales eléctricas.

Pero estos proyectos van más allá. Estas tecnologías desarrolladas en Alemania se están probando en iniciativas de mayor envergadura:

  • En Wildpoldsried, con una red de 130 kW de carga alimentada al 100% con energía solar.
  • Y, en la Isla Isabela en Galápagos, con 1,8 megavatios de carga. Un proyecto 100% renovable que combina la intermitencia de la energía solar con otra fuente de combustible renovable: el aceite de piñón.

El Gemelo Digital hawaiano

Para comprobar si el sistema eléctrico de Hawái puede nutrirse en su totalidad por energías renovables, se está utilizado un gemelo digital de la red eléctrica de la isla.

Este gemelo digital simula lo que ocurrirá en la red si se modifican parámetros como:

  • La sustitución de centrales eléctricas convencionales a gran escala por parques eólicos.
  • La incorporación de fuentes renovables al sistema.

Los datos del gemelo digital los está suministrando Hawai-i Electric Light. Además, el instituto de investigación Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) desarrollará a su vez métodos de calibración adecuados para sistemas dominados por la generación basada en inversores.

Con estos nuevos métodos, PNNL calibrará el modelo para replicar las mediciones reales proporcionadas por Hawai-i Electric Light. Este modelo se implementa en el hardware de simulación en tiempo real y el software de OPAL-RT alojado por el PNNL.

Esta red virtual la gestiona también el equipo de Siemens Energy Management System Spectrum Power. El sistema de asistencia incluye el software de Siemens SiGuard Dynamic Security Assessment que puede:

  • Predecir la respuesta de la red isleña a eventos críticos y los algoritmos desarrollados por Siemens Corporate Technology.
  • Realizar ajustes para que los inversores de las energías renovables puedan reducir la oscilación.

La interconexión del gemelo digital de la red hawaiana en tiempo real junto con el nuevo sistema de gestión de energía permitirá al equipo demostrar la eficacia del nuevo sistema de soporte en condiciones de funcionamiento reales. 

Esta unión permite tener información crítica para avanzar hacia un mix energético renovable y conseguir un funcionamiento estable de las redes insulares. En definitiva, este proyecto permitirá a Hawái encender sus bombillas con energía 100% verde.