La electricidad se entrega a los consumidores a través de una red compleja

La electricidad se genera en centrales eléctricas y se mueve a través de un sistema complejo, a veces llamado red, de subestaciones eléctricas, transformadores y líneas eléctricas que conectan a los productores de electricidad con los consumidores. La mayoría de las redes locales están interconectadas con fines comerciales y de fiabilidad, formando redes más grandes y fiables que mejoran la coordinación y planificación del suministro de electricidad.

En los Estados Unidos, toda la red eléctrica consta de cientos de miles de millas de líneas eléctricas de alto voltaje y millones de millas de líneas eléctricas de bajo voltaje con transformadores de distribución que conectan miles de plantas eléctricas a cientos de millones de clientes de electricidad en todo el país.

La electricidad proviene de varias fuentes y tipos de proveedores

El origen de la electricidad que compran los consumidores varía. Algunas empresas de electricidad generan toda la electricidad que venden utilizando solo las plantas de energía que poseen. Otras empresas de servicios públicos compran electricidad directamente de otras empresas de servicios públicos, vendedores de energía y productores de energía independientes o de un mercado mayorista organizado por una organización regional de confiabilidad de transmisión.

La estructura minorista de la industria eléctrica varía de una región a otra. La compañía que le vende electricidad puede ser una empresa de electricidad municipal sin fines de lucro; una cooperativa de electricidad propiedad de sus miembros; una empresa de electricidad privada con fines de lucro propiedad de accionistas (a menudo llamada empresa de electricidad propiedad de un inversor); o en algunos estados, puede comprar electricidad a través de un vendedor de electricidad. Algunas autoridades de energía de propiedad federal, incluidas la Administración de Energía de Bonneville y la Autoridad del Valle de Tennessee, entre otras, también generan, compran, venden y distribuyen energía. Las compañías eléctricas locales operan el sistema de distribución que conecta a los consumidores con la red, independientemente de la fuente de electricidad.

El proceso de suministro de electricidad

Las centrales eléctricas generan electricidad que se entrega a los clientes a través de líneas eléctricas de transmisión y distribución. Las líneas de transmisión de alto voltaje, como las que cuelgan entre torres de metal altas, transportan electricidad a largas distancias para satisfacer las necesidades de los clientes. La electricidad de mayor voltaje es más eficiente y menos costosa para la transmisión de electricidad a larga distancia. La electricidad de bajo voltaje es más segura para su uso en hogares y negocios. Los transformadores en subestaciones aumentan (aumentan) o reducen (reducen) los voltajes para ajustarse a las diferentes etapas del viaje desde la planta de energía en líneas de transmisión de larga distancia hasta líneas de distribución que transportan electricidad a hogares y empresas.

Evolución de la red eléctrica

A principios del siglo XX, más de 4.000 empresas eléctricas individuales operaban aisladas unas de otras. A medida que la demanda de electricidad creció, especialmente después de la Segunda Guerra Mundial, los servicios públicos comenzaron a conectar sus sistemas de transmisión. Estas conexiones permitieron a los servicios públicos compartir los beneficios económicos de construir grandes unidades generadoras de electricidad, a menudo de propiedad conjunta, para atender su demanda combinada de electricidad al menor costo posible. La interconexión también redujo la cantidad de capacidad de generación adicional que cada empresa de servicios públicos tenía que mantener para garantizar un servicio confiable durante los momentos de máxima demanda. Con el tiempo, tres grandes sistemas interconectados evolucionaron en los Estados Unidos.

U. S. los sistemas eléctricos están ahora interconectados

La estabilidad de la red eléctrica requiere que el suministro de electricidad satisfaga constantemente la demanda de electricidad, lo que a su vez requiere la coordinación de numerosas entidades que operan diferentes componentes de la red. Las redes eléctricas locales están interconectadas para formar redes más grandes con fines comerciales y de fiabilidad. En el nivel más alto, el sistema de energía de los Estados Unidos en los 48 estados más bajos se compone de tres interconexiones principales, que funcionan en gran medida de forma independiente entre sí con transferencias limitadas de electricidad entre ellos.

• La interconexión Oriental abarca el área al este de las Montañas Rocosas y una parte del panhandle de Texas.
• La interconexión occidental abarca el área desde las Montañas Rocosas hasta el oeste.
• El Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT) cubre la mayor parte de Texas.

Las Interconexiones Este y Oeste de los Estados Unidos también están conectadas con la red eléctrica canadiense. La estructura de red de las interconexiones ayuda a mantener la fiabilidad de la red al proporcionar múltiples rutas para que fluya la energía y permitir que los generadores suministren electricidad a muchos centros de carga. Esta redundancia ayuda a evitar que las fallas de la línea de transmisión o de la planta de energía causen interrupciones en el servicio a los clientes minoristas.

Las autoridades de equilibrio gestionan las operaciones de la red

Las tres interconexiones describen la estructura física a gran escala de la red. La operación regional del sistema eléctrico es administrada por entidades llamadas autoridades de equilibrio, que aseguran que el suministro de electricidad coincida constantemente con la demanda de energía. La mayoría de las autoridades de balance son compañías eléctricas que han asumido las responsabilidades de balance para una parte específica del sistema de energía. Todas las organizaciones regionales de transmisión en los Estados Unidos también funcionan como autoridades de equilibrio. ERCOT es único en el sentido de que la autoridad de equilibrio, la interconexión y la organización de transmisión regional son la misma entidad y el mismo sistema físico.

Una autoridad de equilibrio garantiza que la demanda y el suministro de electricidad estén finamente equilibrados para mantener el funcionamiento seguro y confiable del sistema de energía. Si la demanda y la oferta se desequilibran, pueden producirse apagones locales o incluso generalizados. Las autoridades de balance mantienen las condiciones de funcionamiento adecuadas para el sistema eléctrico, garantizando que se disponga de un suministro suficiente de electricidad para atender la demanda prevista, lo que incluye la gestión de las transferencias de electricidad con otras autoridades de balance.

Fiabilidad eléctrica Las organizaciones establecen estándares para las operaciones de red

Las empresas eléctricas son responsables de mantener la seguridad de sus sistemas y planificar las necesidades futuras de energía de sus clientes. Inicialmente, la industria de la energía eléctrica desarrolló normas voluntarias para garantizar la coordinación de las operaciones de interconexión conectada. En la actualidad, existen normas de fiabilidad obligatorias para la planificación y el funcionamiento de los sistemas de energía y para abordar los problemas de seguridad en la infraestructura eléctrica crítica. La Corporación de Confiabilidad Eléctrica de América del Norte desarrolló y aplica estándares obligatorios de confiabilidad de la red aprobados por la Comisión Reguladora Federal de Energía (FERC, por sus siglas en inglés). En Canadá, los reguladores canadienses cumplen esta función.

Un smart medidor de electricidad

Fuente: fotografía de Stock (derechos de autor)

Desafíos que enfrenta la red eléctrica

La construcción de infraestructura eléctrica en los Estados Unidos comenzó a principios de la década de 1900 y la inversión fue impulsada por las nuevas tecnologías de transmisión, las plantas generadoras de estaciones centrales y la creciente demanda de electricidad, especialmente después de la Segunda Guerra Mundial. Ahora, algunas de las líneas de transmisión y distribución más antiguas y existentes han llegado al final de su vida útil y deben reemplazarse o mejorarse. También se necesitan nuevas líneas eléctricas para mantener la fiabilidad general del sistema eléctrico y proporcionar enlaces a nuevos recursos de generación de energía renovable, como la energía eólica y solar, que a menudo se encuentran lejos de donde se concentra la demanda de electricidad.

Existen varios desafíos para mejorar la infraestructura de la red:

• Ubicar nuevas líneas de transmisión (obtener la aprobación de nuevas rutas y obtener derechos sobre el terreno necesario)
• Determinar un enfoque equitativo para recuperar los costos de construcción de una nueva línea de transmisión construida en un estado cuando la línea proporciona beneficios a los consumidores de otros estados
• Abordar la incertidumbre en las regulaciones federales sobre quién es responsable de pagar las nuevas líneas de transmisión, lo que afecta la capacidad del sector privado para recaudar dinero para construir líneas de transmisión
• Ampliar la red de líneas de transmisión de larga distancia a sitios de generación de energía donde se encuentran recursos eólicos y solares de alta calidad, que a menudo están lejos de donde se concentra la demanda de electricidad
• Proteger la red de ataques físicos y cibernéticos

Última revisión: 22 de octubre de 2020