La nueva subestación de alto voltaje en Burladingen, al sur de Alemania, será la primera del mundo ecoeficiente, operada sin SF6 y digitalizada con nuevos equipos de conectividad e inteligencia. “Este es el futuro”, dicen los planificadores y futuros operadores.
Por Nina Terp
Los operadores de sistemas de distribución también se ven impactados por las principales tendencias de nuestro tiempo. Por un lado, la generación de energía cada vez más volátil representa un desafío tanto para la transmisión como para las redes de distribución. Manejar la creciente electromovilidad también es un gran desafío, particularmente para las redes locales. Y, por último, los operadores ahora ven la digitalización como una gran oportunidad para mejorar sus sistemas: los procesos automatizados basados en una transparencia de datos integral son la clave para llevar la eficiencia ecológica y económica, así como para llevar la seguridad del suministro a un nuevo nivel.
Lo que esto significa exactamente y cómo funcionará en el futuro se puede ver en un proyecto piloto especial en Burladingen, en el sur de Alemania. Siemens Energy está construyendo una nueva subestación digitalizada, respetuosa con el medio ambiente y de última generación para Netze BW GmbH, un gran operador de sistemas de distribución alemán. “Usaremos esta subestación para conectar Burladingen y la región circundante de manera más cercana y confiable con la red eléctrica suprarregional. Al mismo tiempo, nos estamos preparando para manejar el creciente uso de fuentes de energía renovables y la expansión de la electromovilidad,” explica Torge Andersen, gerente de proyectos de Netze BW. El nuevo nodo de la subestación tendrá una capacidad instalada de 80 megavoltio amperios (MVA) y 110 kilovoltios (kV). La construcción del proyecto comenzó a fines de 2020 y la puesta en marcha está prevista para 2022.
Ecoeficiente y digitalizado
¿Qué hay de especial aquí? “La nueva subestación en Burladingen es la primera instalación del mundo que combina la ecoeficiencia y la digitalización a esta escala”, explica Marcel Engel, experto de Netze BW para el desarrollo de redes. En concreto, el nuevo sistema de alto voltaje prescindirá por completo del gas aislante hexafluoruro de azufre (SF6) y, por lo tanto, será especialmente ecológico y libre de gases de efecto invernadero. “En segundo lugar, confiamos en los interruptores de potencia al vacío que hemos estado utilizando durante dos años como el primer cliente en todo el mundo y en los innovadores transformadores de instrumentos de baja potencia que ahorran espacio”, continúa Engel. “Y, en tercer lugar, todas las señales y valores medidos de la subestación se transmitirán completamente digitalizados desde un bus de proceso a los sistemas de protección y control a través de cables de fibra óptica, lo que reduce el uso de recursos como el cobre. Esta combinación es nuestro camino hacia la subestación del futuro.”
“El nivel de innovación en este proyecto es muy alto. La subestación del futuro es un paso audaz para nosotros, que requiere confianza."Marcel Engel, experto en Netze BW para
Fuerte cooperación con el cliente
Como contratista general del proyecto, Siemens Energy es responsable de la planificación, el suministro, la construcción llave en mano y la puesta en marcha de la subestación. La empresa proporciona todos los productos utilizados en la subestación e integra completamente tecnologías innovadoras en el concepto del proyecto. “Estos proyectos integrados altamente tecnológicos solo pueden ejecutarse con éxito a través de una estrecha cooperación con el cliente”, dice Mathias Reumann, gerente de proyecto de Siemens Energy responsable de la subestación llave en mano. “Hemos fomentado una sólida asociación con Netze BW para este propósito, y la ganancia de información para ambas partes es enorme.” Además de suministrar el sistema completo de media tensión de la subestación, Siemens Energy entregará cinco bahías de interruptores 8VN1 diseñadas para 110 kV con transformadores de instrumentos de baja potencia y unidades de fusión, dos transformadores de potencia de 40 megavoltios amperios, 14 pararrayos y tres bobinas de supresión de arco.
Toda la tecnología de protección y control de la subestación está basada en Siprotec 5 y Sicam, así como en la tecnología de bus de proceso de la compañía. Otro aspecto destacado: al integrar los sistemas Sensgear®, Sensformer® y Senscoil®, los sensores inteligentes de todos los componentes se ensamblan y prueban previamente en la fábrica. Registran todos los datos operativos relevantes del producto, como la presión del aceite y la temperatura de los transformadores, así como la presión del gas, la temperatura y el número de ciclos de conmutación. Y al igual que la tecnología general de la subestación, los sensores incorporados tienen una vida útil de alrededor de 40 años.
De cara al futuro: tecnología de interruptores libre de SF6
Siemens Energy está utilizando varios productos de su Blue Portfolio en la subestación. Estos productos prescinden por completo del SF6. Este gas fluorado es un medio de conmutación y aislamiento de gran eficacia utilizado tradicionalmente en la industria: sus excelentes propiedades químicas y eléctricas permiten diseñar subestaciones compactas y económicas. Sin embargo, el SF6 es un gas de efecto invernadero que, si se escapa a la atmósfera, puede tener un impacto en el cambio climático. “Nuestros especialistas manejan el gas con mucho cuidado, por supuesto”, subraya Engel. Al mismo tiempo, tanto operadores como fabricantes buscan alternativas para poder sustituir paulatinamente el gas fluorado en los nuevos sistemas por alternativas de conmutación y aislamiento más respetuosas con el medio ambiente e igualmente eficientes. Engel: “Como Netze BW, creemos en la transformación hacia una tecnología de interruptores libres de SF6 y hemos apoyado este objetivo durante años. Con períodos de transición apropiados y asociaciones sólidas entre fabricantes y operadores, tendremos éxito. Estoy convencido de ello."
En lugar de utilizar SF6, los productos alternativos del Blue Portfolio se basan en aire técnicamente procesado y purificado ("aire limpio") en forma comprimida. La industria trabaja con aire limpio en el sector de alta tensión desde 2018. Para la innovadora subestación Netze BW Nördlingen, Siemens Energy ha entregado e instalado sus nuevos interruptores automáticos para exteriores con tecnología de interruptores al vacío, así como un transformador combinado de tensión y corriente aislado con aire limpio, por primera vez en todo el mundo en una red de alta tensión de 110 kV. “Ya hemos tenido muy buena experiencia con la combinación de aire purificado y tecnología de conmutación por vacío en Nördlingen, Alemania. Ahora estamos dando un paso más en la subestación de Burladingen y estamos felices de trabajar nuevamente con nuestro experimentado socio Siemens Energy”, dice Engel.
Diseño compacto
Netze BW también ha optado por otra tecnología innovadora de Siemens Energy: se están utilizando transformadores de instrumentos de baja potencia (LPIT) en Burladingen. La innovación: utilizan bobinas de Rogowski para medir la corriente y una sonda de campo eléctrico con principio capacitivo para medir la tensión en el interruptor de aislamiento gaseoso (GIS). Juntos, se utilizan en la partición de resina colada del compartimento de gas GIS convencional. Proporcionan una solución muy compacta para medir con precisión y seguridad tanto la corriente como el voltaje.
Honestamente, los objetivos de sostenibilidad no pueden ser definitivos.
A medida que los alcanzamos, constantemente establecemos otros más ambiciosos. Al energizar a la sociedad, creamos valor duradero para las generaciones futuras. Obtenga más información sobre nuestras áreas de enfoque y objetivos en nuestro nuevo Informe de Sostenibilidad 2021.
La transmisión digital de datos ahorra 850 kilos de cobre
Y eso no es todo en lo que respecta a las innovaciones. Un cable transmite señales analógicas desde la subestación hasta la unidad de fusión, ubicada cerca del convertidor. Esta unidad registra, digitaliza y analiza los valores medidos. Con un bus de proceso, los datos se transmiten a través de un cable Ethernet de fibra óptica a una distancia de aproximadamente 100 metros a la estación y al sistema de control estructuralmente separados. Este proceso cumple con la norma IEC 61850 que define el protocolo general de transmisión para sistemas de protección y control en aparamenta eléctrica. En este proyecto, los relés de protección ya no funcionan con valores analógicos, sino que utilizan directamente valores digitales del flujo de datos de valores medidos. Esta ruta de transmisión innovadora también es rentable. “El uso de un sistema de fibra óptica para transmitir datos internos en la subestación de Burladingen elimina la gran cantidad de cables de cobre que normalmente se necesitan para transmitir señales analógicas al sistema de protección y control”, explica Engel. La empresa calcula que ahorrará 850 kilos de cobre con esta solución.
Engel concluye: “Desde nuestro punto de vista, todo esto hará de Burladingen una de las subestaciones más innovadoras del mundo. La subestación del futuro es un paso audaz para nosotros, que requiere confianza. Ya tenemos muchos sistemas de Siemens Energy de hoy en funcionamiento. Durante décadas. Apreciamos la asociación."
Octubre de 2021
Nina Terp trabaja como periodista independiente de ciencia y tecnología en Alemania. Su trabajo ha sido publicado en varios medios especializados alemanes e internacionales.
Créditos combinados de imagen y video: Martin Friedrich
