Científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk, junto con colegas de China, han desarrollado un modelo de sistema energético autónomo que, después de accidentes y cambios bruscos de carga, es capaz de redistribuir la potencia en menos de un segundo y restaurar más rápidamente los parámetros del suministro eléctrico a la normalidad, aumentando la estabilidad de la red. Funciona con fuentes de energía renovables y acumuladores de hidrógeno.
Los sistemas energéticos autónomos se utilizan donde no hay conexión a una red eléctrica unificada. Esto incluye, en particular, asentamientos remotos e instalaciones industriales. La electricidad en ellos puede ser generada por instalaciones solares y eólicas, que se conectan a la red a través de convertidores de potencia especiales: inversores.
El problema surge cuando la carga cambia drásticamente o una de las fuentes se desconecta repentinamente. En este momento, la frecuencia y el voltaje en la red pueden cambiar notablemente. El sistema desarrollado reacciona no solo a la desviación de la frecuencia en sí, sino también a la velocidad con la que cambia. Si la frecuencia comienza a aumentar o disminuir bruscamente, el inversor genera inmediatamente una acción de control y regula el funcionamiento del sistema.
Los científicos crearon un modelo matemático y compararon tres opciones de control para un sistema energético autónomo: clásico, inverso y combinado. El mejor resultado lo mostró el esquema combinado con inercia sintética. En él, un inversor actúa como líder y forma los parámetros principales de la red, mientras que los demás ajustan su potencia a la carga actual.
El modelo se probó inmediatamente en varios escenarios de emergencia. Los científicos modelaron un cambio de carga del 10-20%, la desconexión repentina de uno de los inversores, la conexión de un nuevo convertidor, así como un cambio en las características de la propia red eléctrica.
Al conectar un nuevo inversor, la redistribución de la potencia activa tardó menos de 0,7 segundos. La diferencia con otras opciones de control fue notable. Con el control clásico, la estabilización de la potencia reactiva tardó hasta 37,9 segundos, y con el control inverso, la distribución de la potencia reactiva podía tardar hasta 7,17 segundos.
En el futuro, los científicos quieren crear un sistema de control adaptativo. Debe tener en cuenta la cantidad de energía restante en el almacenamiento de hidrógeno, los parámetros de la red eléctrica y el estado del equipo.
La siguiente etapa serán las pruebas del sistema desarrollado en maquetas de laboratorio. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista International Journal of Hydrogen Energy, que pertenece a la categoría Q1 y tiene un factor de impacto de 9,2.