Xarxes elèctriques inestables.

Un subministrament d'energia sostenible requereix de l'ampliació de les xarxes elèctriques. Tanmateix, les noves línies de transport també poden provocar que les xarxes es tornin més inestables en lloc de més estables. Aquest fenomen es coneix com la paradoxa de Braess.

Un equip de investigadors de l'Institut de Tecnologia de Karlsruhe (KIT),  han simulat la paradoxa de Braess per a les xarxes elèctriques gràcies a haver desenvolupat una eina de predicció per donar suport a la xarxa elèctrica. 

La transformació sostenible del sistema energètic requereix de la pròpia ampliació de les xarxes per integrar fonts renovables i transportar  llargues distàncies l'electricitat. Aquesta expansió requereix grans inversions per seguir mantenint que les xarxes siguin estables. Tanmateix, reformar les línies existents o estendre o construir de  noves, el sistema elèctric pot tornar-se més inestable.

Si es compleix això és quan pren rellevància parlar de la paradoxa de Braess. Aquest fenomen afirma (en el context elèctric)  que una acció a la xarxa elèctrica per millorar el flux energètic té l'efecte invers.

El fenomen porta el nom del matemàtic alemany Dietrich Braess, que en va parlar per primera vegada per a les xarxes de carreteres: sota determinades condicions, la construcció d'una nova carretera pot augmentar el temps de viatge de tots els usuaris de la carretera. Aquest efecte s'ha observat en sistemes de trànsit i s'ha discutit per als sistemes biològics. Per a les xarxes elèctriques, fins ara només s'ha predit teòricament i s'ha  observat a una escala molt petita.

Per primera vegada, ha estat possible simular el fenomen per a les xarxes elèctriques a petita i gran escala. S'ha simular en la xarxa elèctrica alemanya, incloent reforços i ampliacions previstes. En una configuració experimental realitzada al laboratori, mostra la paradoxa de Braess en una xarxa de corrent altern de manera que s'ha  observat el fenomen en mode de  simulació de manera que aquest experimetn s'ha centrat en fluxos energètics circulars.

Això, és clau per entendre la paradoxa de Braess: si una línia elèctrica es millora, per exemple, reduint la seva resistència, i després pot distribuir o transportar més corrent, a causa de les lleis de conservació, això dóna lloc a un nou flux circular, i després passa més corrent en algunes línies i menys en altres. Això es converteix en un problema quan la línia més carregada ha de portar encara més corrent, llavors, es sobrecarrega. Això fa que la xarxa sigui més inestable.

La majoria de les xarxes elèctriques tenen suficient capacitat per suportar la paradoxa de Braess. Quan es construeixen noves línies i durant l'operació, els operadors de xarxa examinen tots els escenaris possibles. Tanmateix, quan s'han de prendre decisions amb poca antelació sobre criteris d'explotació, no sempre hi ha prou temps per preveure per tots els escenaris. Llavors cal una comprensió intuïtiva dels fluxos circulars per poder avaluar quan es produeix la paradoxa de Braess i, per tant, prendre les decisions correctes ràpidament.

Els resultats de la investigació, han permès una comprensió teòrica de la paradoxa de Braess i han proporcionat directrius pràctiques per planificar les extensions de la xarxa de manera racional i donar suport a l'estabilitat de la xarxar.

Font: Benjamin Schäfer et al, Understanding Braess' Paradox in power grids.