Resiliencia (sistema de energía)

La resiliencia energética se refiere a la capacidad de una empresa para adaptarse a los cortes de energía. Los cortes frecuentes han obligado a las empresas a tener en cuenta el " costo de no tener acceso a la energía " además del tradicional " costo de la energía ". ^[1] Los problemas relacionados con el clima han intensificado la atención sobre la sostenibilidad y la resiliencia energéticas. En los Estados Unidos, las empresas de servicios eléctricos han registrado más de 2500 cortes de energía importantes desde 2002, y casi la mitad de ellos (específicamente 1172) se atribuyeron a eventos climáticos, incluidas tormentas, huracanes y otros fenómenos meteorológicos severos no especificados. ^[2] Estos incidentes a menudo conducen a pérdidas económicas significativas. ^[3]

El Comité para la Mejora de la Resiliencia del Sistema Nacional de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica ha desarrollado estrategias que buscan reducir el impacto de cortes de suministro eléctrico de gran escala y de larga duración. La resiliencia no consiste sólo en evitar que se produzcan estos cortes, sino también en limitar su alcance e impacto, restablecer el suministro eléctrico rápidamente y prepararse para eventos futuros. ^[4]

Algunas partes de los Estados Unidos todavía dependen de servicios públicos regulados e integrados verticalmente, mientras que otras han adoptado mercados competitivos. Los esfuerzos por mejorar la resiliencia deben tener en cuenta esta heterogeneidad institucional y de políticas. ^[4]

El uso de la automatización en el nivel de alto voltaje puede mejorar la confiabilidad de la red, pero también introduce vulnerabilidades de ciberseguridad. Estas " redes inteligentes " utilizan tecnologías mejoradas de detección, comunicación y automatización, y una infraestructura de medición avanzada . ^[4]

Los recursos energéticos distribuidos están creciendo rápidamente en algunos estados, pero la mayoría de los clientes estadounidenses seguirán dependiendo de la red eléctrica a gran escala, interconectada y estructurada jerárquicamente. Por lo tanto, las estrategias para mejorar la resiliencia de la energía eléctrica deben considerar un conjunto diverso de acuerdos técnicos e institucionales y una amplia variedad de riesgos. No existe una solución única que se adapte a todas las situaciones cuando se trata de evitar, planificar, afrontar y recuperarse de cortes de suministro importantes. ^[4]

Según el Departamento de Seguridad Nacional de Estados Unidos (DHS), la resiliencia se define como "la capacidad de adaptarse a condiciones cambiantes y resistir y recuperarse rápidamente de las perturbaciones debidas a emergencias". ^[5]

Los cortes de energía pueden ser causados ​​por varios eventos, no solo por las condiciones climáticas. Estos eventos pueden clasificarse como "de baja frecuencia y alto impacto" o "de alta frecuencia y bajo impacto". Lidiar con eventos de baja frecuencia y alto impacto, también conocidos como eventos de "gran área y larga duración", es particularmente desafiante debido a la devastación significativa que causan en una vasta área durante un período prolongado. Estos eventos son generalmente impredecibles y ocurren inesperadamente, pero los avances en la tecnología de pronóstico del clima y de desastres pueden ofrecer algún tiempo de advertencia para prepararse para ciertas situaciones. ^[4] Los cortes de energía pueden ser causados ​​por una amplia gama de factores, incluidos desastres naturales, ciberataques , fallas de equipos, errores humanos e inestabilidad política. El impacto de un evento disruptivo en la infraestructura del sistema eléctrico puede ser significativo, dependiendo de la gravedad del evento y la condición de la infraestructura. Por ejemplo, una tormenta severa puede dejar sin energía a una gran área geográfica, mientras que un ciberataque a los sistemas de comunicación puede interrumpir toda la red eléctrica . Además, la interdependencia de diferentes infraestructuras, como la energía, el transporte y las comunicaciones, puede exacerbar el impacto de un evento disruptivo. Por último, los impactos espaciales y temporales de un evento disruptivo pueden afectar la rapidez con la que se puede restablecer el suministro eléctrico, así como el nivel de daño a la infraestructura. En general, la gestión del riesgo de cortes de suministro eléctrico requiere un enfoque integral que considere una variedad de posibles eventos disruptivos y su posible impacto en la infraestructura del sistema eléctrico.

Independientemente de las razones, una preocupación creciente es que los cortes de energía eléctrica resultan en pérdidas económicas y dificultades para las personas que se han vuelto cada vez más dependientes de la electricidad incluso para las comodidades básicas. Por lo tanto, es esencial que los sistemas de energía eléctrica (EPS) en todo el mundo sean resilientes. Un EPS resiliente debe garantizar un suministro de energía ininterrumpido, incluso ante fallas menores y eventos disruptivos importantes. Debe ser lo suficientemente robusto como para ser confiable y tener la capacidad de predecir y prepararse para posibles cortes de energía. Además, un EPS resiliente debe tener un mecanismo para recuperar y restablecer rápidamente la energía a los establecimientos críticos. Sin embargo, si bien la confiabilidad del sistema eléctrico está bien definida y tiene métricas establecidas en el sector eléctrico, la resiliencia a menudo se confunde con la confiabilidad, a pesar de algunas similitudes. ^[3]

Según las conclusiones del informe de las Academias Nacionales, el buen funcionamiento de la red eléctrica, que está organizada en una estructura jerárquica y estrechamente interconectada a gran escala, seguirá siendo crucial para garantizar un servicio eléctrico fiable a la mayoría de los consumidores durante las próximas dos décadas. ^[4] Las interrupciones del suministro eléctrico son problemáticas tanto para los consumidores como para el propio sistema eléctrico. Estas interrupciones suelen estar causadas por daños físicos a partes locales del sistema, como rayos, caída de árboles o fallos de los equipos. La mayoría de los cortes que afectan a los clientes de los Estados Unidos son causados ​​por eventos que ocurren en el sistema de distribución, mientras que las tormentas más grandes, los fenómenos naturales y los errores de los operadores pueden causar cortes en todo el sistema de alto voltaje. Una variedad de eventos, como huracanes, tormentas de hielo, sequías, terremotos, incendios forestales y vandalismo, pueden provocar cortes. Cuando se corta la electricidad, la vida se vuelve más complicada, especialmente en términos de comunicación, operaciones comerciales y control del tráfico. Los cortes breves suelen ser manejables, pero los cortes más largos y amplios resultan en mayores costos e inconvenientes. Los servicios esenciales, como la atención médica, los servicios de emergencia y las comunicaciones, pueden verse interrumpidos, lo que puede provocar la pérdida de vidas. Este informe se centra en la construcción de un sistema eléctrico resiliente que minimice los efectos adversos de los cortes de suministro de gran magnitud, en particular los apagones que duran varios días o más y se extienden por varias zonas o estados, que son especialmente problemáticos para una economía moderna que depende de un suministro eléctrico fiable. ^[6]

A pesar de los esfuerzos de las empresas de servicios públicos por prevenir y mitigar los cortes de energía a gran escala, estos siguen ocurriendo y no pueden eliminarse debido a las numerosas fuentes potenciales de interrupción del sistema eléctrico. Es un tanto sorprendente que estos cortes no sean más frecuentes, considerando la magnitud del sistema y el potencial de problemas. Sin embargo, los planificadores y operadores del sistema han hecho grandes esfuerzos durante muchos años para garantizar que el sistema eléctrico esté diseñado y operado con un alto nivel de confiabilidad. En los últimos tiempos, también se ha hecho mayor hincapié en la resiliencia. La North American Electric Reliability Corporation (NERC), que es responsable de desarrollar estándares de confiabilidad para el sistema de energía a gran escala, define la confiabilidad en términos de dos conceptos fundamentales. ^[7]

1. Adecuación: La adecuación se refiere a la capacidad del sistema eléctrico para satisfacer la demanda general de electricidad y las necesidades energéticas de los usuarios finales de manera consistente, considerando tanto las interrupciones planificadas como las inesperadas de los componentes del sistema que se anticipan razonablemente.
2. Confiabilidad operativa: La capacidad de todo el sistema de energía eléctrica para soportar interrupciones inesperadas, como fallas eléctricas o fallas imprevistas de componentes debido a emergencias creíbles, sin experimentar cortes de energía generalizados no controlados o daños a la maquinaria.

Los estándares de confiabilidad del sistema varían en la práctica y, si bien el sistema de energía a gran escala mantiene un nivel relativamente alto de confiabilidad en todo Estados Unidos, no se lo puede hacer completamente libre de fallas debido a su complejidad como un " sistema ciberfísico ". Para garantizar la suficiencia de la capacidad de generación de electricidad, se utiliza comúnmente un estándar de pérdida de carga de un día cada diez años, lo que significa que las reservas de generación deben ser suficientes para evitar que se produzcan cortes de carga voluntarios debido a un suministro inadecuado más de una vez cada diez años. Sin embargo, con millones de intrincados componentes y sistemas físicos, de comunicaciones, computacionales y en red, el sistema es inherentemente complejo y no puede alcanzar una confiabilidad perfecta.

La resiliencia y la confiabilidad son dos conceptos diferentes. La resiliencia, según la definición del Random House Dictionary of the English Language , se refiere a la capacidad de volver al estado original después de haber sido estirado, comprimido o doblado. Además, la resiliencia implica recuperarse de la adversidad, la enfermedad, la depresión u otras situaciones similares. También abarca la capacidad de recuperarse y hacer frente a las interrupciones de servicio de manera eficaz reduciendo sus impactos, reagrupándose rápidamente y de manera eficiente una vez que finaliza el evento y aprendiendo a manejar mejor los eventos futuros. ^[8]

• Sistemas de control resilientes