La red eléctrica de Estados Unidos está envejeciendo y quedando obsoleta. Gran parte de la infraestructura que ilumina hoy se construyó en las décadas de 1960 y 1970, mucho antes de que tomaran forma las necesidades digitales y eléctricas del siglo XXI. Las consecuencias son más obvias: mayores problemas de confiabilidad. aumento de costes y la creciente necesidad de modernizar los sistemas. Nunca fue diseñado para los desafíos de las fluctuaciones climáticas o el aumento de cargas de los centros de datos y los vehículos eléctricos (EV).
Según los analistas, el precio de reconstrucción o mejora de la red eléctrica de Estados Unidos podría superar significativamente los 2,5 billones de dólares en 2035. Es probable que esa cifra aumente debido a la inflación. limitaciones de oferta y obstáculos políticos Esa cifra no se refiere sólo al costo del acero, el alambre y el hormigón. Pero también refleja que Estados Unidos debe depender de un sistema energético centralizado y unidireccional con varios componentes. Muchos se acercan al final de su vida útil.
opinión
Al mismo tiempo, está surgiendo una alternativa más silenciosa y económica: plantas de energía virtuales (VPP) coordinadas a través de sistemas distribuidos de gestión de recursos energéticos (DERMS) que coordinan miles de activos más pequeños detrás del medidor, como la energía solar en los tejados. Baterías domésticas, cargadores de vehículos eléctricos, calentadores de agua Controlador de temperatura inteligente Estos sistemas digitales pueden cambiar y determinar la demanda de electricidad en tiempo real.
Las centrales eléctricas virtuales son más baratas que construir otras nuevas. De hecho, las estimaciones de la industria sugieren que el costo de desarrollar un VPP es sólo del 40% al 60% de la construcción de una instalación de fabricación comparable. Para las empresas de servicios públicos y los reguladores que enfrentan escasez de capacidad e infraestructura obsoleta, ese es un número que vale la pena considerar seriamente.
Del ‘cobertizo’ a la ‘forma’
Quizás el cambio más importante que ha introducido el DERMS moderno sea filosófico. Los programas tradicionales de respuesta a las necesidades se crearon para reducir la carga. Reduciendo temporalmente la cantidad utilizada para evitar la sobrecarga. Por el contrario, la mayoría de los DERMS Grid-Edge de última generación están diseñados para necesidades de personalización. Utiliza análisis predictivos y control en tiempo real para optimizar cuándo y cómo se utiliza o genera la energía.
para servicios públicos Esto significa pasar de un estilo defensivo a un estilo proactivo. En lugar de responder al pico, pueden gestionar y aprovisionar recursos distribuidos para crear gráficos de carga. Reducir las limitaciones de distribución y reducir los costos mayoristas de electricidad. Esto significa que las empresas de servicios públicos pueden derribar barreras que impiden las operaciones de distribución. Los equipos de compra de electricidad y otros equipos operativos se mantienen alejados de DER y utilizan VPP del mismo modo que utilizan flotas heredadas.
mesa bajo estrés
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE) recientemente rebajó la calificación de la infraestructura energética del país de C- a D+. Las razones son complejas pero familiares: mantenimiento diferido, inversión insuficiente, estrés climático. y acelerar la electrificación de todo, desde los automóviles hasta la fabricación.
Las preocupaciones sobre la confianza se han convertido en un problema nacional. A principios del año pasado, el Departamento de Energía (DOE) declaró una emergencia energética nacional. Citó la escasez de capacidad y el envejecimiento de los activos como riesgos clave para la estabilidad de la red. En respuesta, los funcionarios federales han pospuesto el cierre de muchas plantas de combustibles fósiles para preservar los márgenes de ganancias. Aunque esto puede ayudar con la confiabilidad a corto plazo. Pero tiene un precio elevado: el análisis encontró que el aplazamiento costó a las empresas de servicios públicos y a los contribuyentes alrededor de $29 millones en sólo 38 días.
Costos ocultos del control de carga tradicional
Durante décadas, las empresas de servicios públicos han dependido de sistemas de control de carga tradicionales, como receptores de control de carga simples unidireccionales o bidireccionales conectados a acondicionadores de aire o calentadores de agua. Esto permite a los operadores reducir la demanda durante los períodos pico. Estos sistemas son la base de cualquier programa de gestión temprana del lado de la demanda. y para pequeñas cooperativas y servicios municipales. Sigue siendo una herramienta importante.
Pero mantener estas redes tradicionales es más difícil. El hardware está envejeciendo. Varios componentes ya no se producen. Y la documentación de respaldo a menudo está oculta en manuales técnicos que tienen décadas de antigüedad. Las condiciones ambientales como el calor, la humedad y el polvo afectan a los equipos electrónicos sensibles. Incluso la fuente de alimentación que soporta el sistema debe recibir un mantenimiento o reemplazo cuidadoso.
Además de la carga de mantenimiento, el sistema heredado todavía estaba limitado por diseño. que es básico y no complicado. No se puede optimizar la carga en diferentes tipos de dispositivos. Anticipar la demanda o responder dinámicamente a las señales de precios o frecuencias de la red. A medida que los sistemas energéticos evolucionan hacia modelos distribuidos, flexibles y bidireccionales. Por lo tanto, estas redes heredadas corren el riesgo de convertirse en activos abandonados.
Alternativa digital: DERMS de borde de red
Las plataformas DERMS modernas de borde de red adoptan un enfoque fundamentalmente diferente. En lugar de depender de un conmutador físico, aprovechan la conectividad de banda ancha y el Internet de las cosas (IoT) para recopilar y controlar los recursos energéticos distribuidos en tiempo real. Estos sistemas pueden gestionar un grupo diverso de dispositivos, como los inversores solares. Baterías domésticas, cargadores de vehículos eléctricos, termostatos, calentadores de agua. y responde a señales de la red para reducir o cambiar la carga cuando sea necesario.
Al integrar estos activos en una planta de energía virtual coordinada, las empresas de servicios públicos pueden lograr muchos de los mismos objetivos que construir una nueva línea eléctrica o de transmisión. Pero cuesta un poco. Más importante aún, estos programas pueden implementarse gradualmente y ampliarse con el tiempo. Evita los grandes compromisos de capital iniciales necesarios para los proyectos de infraestructura tradicionales.
Esta capa digital también abre nuevas vías para la participación del cliente. Con incentivos adecuados, los hogares y las empresas pueden registrar sus dispositivos en el Programa de Resiliencia de la Demanda. Esto convierte efectivamente a los consumidores de energía en participantes de la estabilidad de la red. para servicios públicos Esto crea un recurso flexible y responsivo. Esto crecerá a medida que aumente la adopción de tecnología distribuida.
Economía de la elasticidad de la demanda
La elasticidad de la demanda no es un concepto teórico. Pero ya está aportando beneficios mensurables. Según la Administración de Información Energética (EIA) de EE. UU., más de 10 millones de clientes participaron en programas de respuesta a la demanda en 2022, ahorrando en conjunto más de 1 teravatio-hora de electricidad.
El potencial de las centrales eléctricas virtuales sigue ampliándose. Un análisis de 2024 realizado por The Brattle Group encontró que la cartera ampliada de VPP de California podría ahorrar a los contribuyentes $206 millones entre 2025 y 2028 al reducir la demanda máxima y diferir las necesidades de generación y transmisión.
Estos ahorros se ven amplificados por la escalabilidad: cuantos más dispositivos se registren, mayor será la capacidad total del sistema. Y la red sólo será más flexible. Esto es muy diferente de los sistemas tradicionales de control de carga. Esto requiere actualizaciones físicas y reemplazos para expandirse.
Intersección de políticas
Los formuladores de políticas federales y estatales enfrentan ahora una decisión importante. Retrasar la retirada de plantas fósiles gana tiempo. Pero no es una solución. Construir una nueva red es importante. Pero hacerlo únicamente a través de medios tradicionales puede no ser económica o políticamente viable.
Las plantas de energía virtuales y los DERMS Grid-Edge no reemplazan la necesidad de infraestructura física. En cambio, ofrece una estrategia puente: complemento inmediato, escalable y rentable. Esto puede aliviar la tensión sobre los activos de transmisión y producción durante la transición energética.
Mientras tanto, inversión continua en acceso a banda ancha, especialmente en comunidades rurales y desatendidas. Determinará con qué amplitud se pueden adoptar estas soluciones energéticas digitales. Las mismas conexiones que permiten la telemedicina o el aprendizaje remoto también permiten la participación local en proyectos de flexibilidad de la demanda. Construyendo un nuevo tipo de infraestructura compartida para la resiliencia energética
El futuro de la red conectada
La red del futuro no está determinada únicamente por las torres y subestaciones de acero. Se caracteriza por la coordinación digital. donde millones de dispositivos funcionan simultáneamente para mantener un equilibrio entre oferta y demanda. Según esta visión, las centrales eléctricas virtuales actúan como tejido conector entre los consumidores individuales y el sistema energético más amplio.
La transición a un modelo de este tipo requiere confianza, transparencia y educación. Los clientes deben comprender cómo la participación beneficia a su red y a sus facturas. Los reguladores necesitarán ajustar su marco para reconocer el valor de la flexibilidad como recurso de mercado. Y las empresas de servicios públicos tendrán que invertir en software. También se debe tomar en serio la ciberseguridad y la participación de los clientes. Esto alguna vez estuvo reservado solo para transformadores y turbinas.
El desafío es abrumador. Pero también hay mucho en juego. El futuro energético de Estados Unidos depende de nuestra capacidad de modernizarnos. No sólo a través de grandes proyectos de capital. sino a través de un uso más inteligente y adaptable de la infraestructura existente.
En este sentido, el auge de las centrales eléctricas virtuales no es sólo una innovación tecnológica. Es un recordatorio de que el mayor recurso sin explotar de la red puede ser el potencial colectivo de millones de hogares y empresas conectados que trabajan juntos para mantener las luces encendidas.
—Dr. William Burke Si es el fundador y director ejecutivo de Virtual Peaker, anteriormente trabajó en GE como ingeniero de sistemas avanzados en el grupo de software para el hogar conectado. Ayudó a desarrollar la API que utiliza GE para comunicarse con los dispositivos conectados.
