Xarxes Elèctriques de Transport.

A Europa, una de les grans preguntes que ens hem de fer és si disposem de prou línies de transport elèctric per connectar les diferents regions dins d’un país i també entre països veïns.

Aquesta infraestructura és necessària per garantir un subministrament d’energia fiable, assequible i sostenible. Quan hi ha dèficits en aquesta xarxa, poden pujar els preus de la llum, es pot comprometre la fiabilitat del sistema i es dificulta la integració de les energies renovables. 

Les línies de transport elèctric funcionen com grans autopistes de l’energia: porten l’electricitat des dels llocs on es genera (centrals, parcs eòlics o solars) fins als llocs on es consumeix (ciutats, fàbriques, llars). Si el consum augmenta —com està passant— però la xarxa no s’expandeix al mateix ritme, el sistema es veu tensionat. I això pot tenir conseqüències econòmiques i socials importants per a qualsevol país.

Per garantir que l’energia arribi on es necessita, cal una xarxa forta i ben interconnectada. Això inclou tenir connexions internacionals que permetin compartir electricitat entre països. El 2018, la Comissió Europea va marcar un objectiu: que cada estat membre sigui capaç de transportar almenys un 15% de l’electricitat produïda al seu territori cap a països veïns. A finals del 2022, ja hi havia en construcció 23 gigawatts de connexions d’aquest tipus arreu d’Europa.

Aquesta interconnexió no només millora la seguretat energètica, sinó que és clau per fer possible la transició cap a les renovables. L’energia eòlica o solar no sempre es genera al mateix lloc ni al mateix moment, així que poder transportar l’excedent d’un país a un altre quan bufa el vent o fa sol pot fer estalviar molts diners als consumidors. I quan aquestes fonts no són tan productives, es pot importar electricitat d’altres llocs.

Fins i tot deixant de banda les renovables, una xarxa més ben connectada permet reduir els costos del sistema en general, perquè fa falta construir menys centrals i es poden aprofitar millor els recursos ja existents. També millora la fiabilitat: si hi ha una incidència en una zona, una bona connexió amb altres permet compensar-ho ràpidament.

Per fer realitat aquesta xarxa europea moderna i eficient, també calen noves tecnologies. Un exemple destacat són les línies de corrent continu d’alta tensió (HVDC), molt més eficients que les de corrent altern per transportar grans quantitats d’energia a llargues distàncies. Aquest tipus de línies ja funcionen en diversos punts i, de fet, són l’opció preferida per molts dels projectes futurs d’interconnexió a Europa.

A Catalunya, la necessitat de millorar la infraestructura de transport elèctric és especialment rellevant. La regió ha de preveure un augment del consum d’energia, i si no es reforça la xarxa de transport, podríem veure un increment dels costos de l’electricitat i una menor fiabilitat en el subministrament. A més, amb l'objectiu de reduir la dependència de les fonts d’energia fòssils, Catalunya ha apostat per les energies renovables, com l’eòlica i la solar, que poden generar més energia en algunes èpoques de l’any i menys en altres.

Per aprofitar al màxim aquestes fonts renovables, és fonamental que Catalunya estigui ben connectada amb la resta de l’Estat i amb països veïns. Actualment, Catalunya té dues connexions amb la xarxa de transport elèctrica d’Europa, però encara queda molt per fer. En els últims anys, hi ha hagut esforços per millorar aquesta situació, com la construcció de noves línies d’alta tensió i la repotenciació de les interconnexions amb França. Aquestes connexions són essencials perquè, quan el vent bufa a la costa catalana o el sol brilla a les terres interiors, l’excés d’energia es pugui transportar fàcilment cap a altres zones que en necessiten.

A més, amb l’objectiu de fomentar les energies renovables, la creació de noves línies de transport, incloent les de corrent continu d’alta tensió (HVDC), pot jugar un paper clau per garantir que Catalunya pugui incorporar més energia renovable al seu sistema. Això, a la llarga, pot reduir el cost de l’electricitat per als consumidors i augmentar la seguretat del subministrament.

Ramon Gallart

Incidències a les Futures Xarxes Elèctriques.

L’evolució de la xarxa elèctrica: del món analògic al digital.

La xarxa elèctrica està vivint una transformació profunda i accelerada. Tradicionalment concebuda com una infraestructura robusta però bastant rígida, avui dia es troba immersa en un procés de digitalització i adaptació sense precedents. Aquest canvi no només afecta la forma com es genera i es consumeix l’energia, sinó també la manera com es gestiona i es controla la pròpia xarxa.

Un dels principals motors d’aquest canvi és la substitució de les antigues centrals elèctriques basades en generadors rotatius —com les centrals de carbó, gas, nuclears o hidroelèctriques— per fonts d’energia renovable com l’energia solar i eòlica. Aquestes noves fonts es connecten a la xarxa a través d’equips d’electrònica de potència, és a dir, mitjançant convetidors que transformen l’energia generada (en corrent continu o variable) en una forma compatible amb la xarxa elèctrica de corrent altern.

Nous consums, nous desafiaments

D’altra banda, també està canviant la manera com consumim l’energia. A les llars i indústries, cada cop són més habituals dispositius que es connecten a la xarxa a través de convertidorss: bombes de calor de velocitat variable, plaques fotovoltaiques d’autoconsum i, sobretot, vehicles elèctrics. Aquest tipus de càrregues tenen un comportament molt diferent dels electrodomèstics tradicionals, i poden generar demandes variables i imprevisibles.

Tot plegat genera una gran pregunta: estem preparats per a una xarxa elèctrica basada en energies renovables i en dispositius digitals? Sovint es diu que les renovables podrien desestabilitzar la xarxa, però fins a quin punt és això cert?

.

L’inèrcia de la xarxa: què és i per què importa?

Per entendre-ho, cal parlar d’un concepte clau: la inèrcia de la xarxa. Les centrals tradicionals, amb generadors síncrons acoblats mecànicament, aporten inèrcia natural al sistema. Això vol dir que, davant d’una pertorbació com un curtcircuit, aquestes màquines continuen girant una estona per inèrcia i proporcionen corrent de manera immediata, ajudant a estabilitzar la tensió i la freqüència de la xarxa fins que es restableix l’equilibri.

Les fonts renovables basades en convertidors, en canvi, no tenen aquesta inèrcia física. Quan es produeix una incidència, no poden reaccionar de manera instintiva; necessiten detectar el problema i actuar mitjançant sistemes de control i algoritmes. Aquest procés, tot i ser molt avançat, és més lent i depèn de la qualitat de les dades i del programari que gestiona els convertidors.

Poden els convertidors estabilitzar la xarxa?

La resposta és sí, però amb matisos. Els convertidors intel·ligents poden ser programats per emular el comportament dels generadors rotatius, una funció coneguda com a inèrcia sintètica. A més, poden respondre amb una gran precisió i flexibilitat, adaptant-se a situacions canviants amb més agilitat que les màquines tradicionals. Això obre la porta a xarxes elèctriques més resilients i eficients, sempre que es disposi d’una bona arquitectura de control i comunicació.

En el futur, les xarxes elèctriques es basaran en una interacció entre recursos distribuïts, com parcs solars, eòlics, bateries i sistemes d’emmagatzematge, tots ells coordinats per sistemes digitals. A mesura que augmenti la complexitat i el nombre de dispositius connectats, també creixerà la necessitat de noves estratègies per garantir la fiabilitat.

El paper clau del programari de codi obert

En aquest context, el programari de codi obert juga un paper fonamental. Permet que diferents agents del sistema elèctric —des de operadors fins a desenvolupadors de tecnologies i instal·ladors— puguin col·laborar, compartir coneixement i anticipar les interaccions entre dispositius. Això afavoreix la transparència, la interoperabilitat i, en última instància, l’eficiència de tot el sistema.

De fet, cada cop més iniciatives promouen el desenvolupament de sistemes de control oberts, on el codi font és accessible i modificable. Això permet experimentar amb nous algoritmes de control, millorar la resposta davant incidències i fer simulacions realistes de situacions complexes.

Una oportunitat per repensar el futur energètic

La transformació digital de la xarxa elèctrica no hauria de ser vista com una amenaça, sinó com una gran oportunitat per millorar-la. Ja que s’hi hauran de destinar grans inversions per adaptar la infraestructura, és el moment ideal per fer-ho bé, amb una mirada cap al futur i no pas nostàlgica del passat.

Aquesta nova xarxa, més descentralitzada, intel·ligent i flexible, pot ser clau per aconseguir una transició energètica justa i sostenible. Però per arribar-hi, caldrà combinar el millor de la tecnologia amb una bona planificació, regulacions adaptades i una visió comuna que posi la fiabilitat, l’eficiència i la descarbonització al centre.

Ramon Gallart

Transport ecològic.

Segons el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), aproximadament el 15 % de les emissions de gasos d'efecte hivernacle antropogènics provenen del sector del transport.

Segons va publicar Statista, els motors de combustió interna dels vehicles van representar gairebé la meitat de totes les emissions de diòxid de carboni atribuïbles al sector del transport el 2022.

Per facilitat la transició cap a una mobilitat sostemible i elèctrica, Influit Energy, preten comercialitzar un nou tipus de bateria de flux. Normalment, les bateries de flux s'utilitzen en aplicacions estacionàries com ara l'emmagatzematge de la xarxa elèctrica, però,  les bateries de flux podrien ser millorn que les de liti? 

La bateria d'Influit fa circular un dens nanoelectrocombustible d'energia per emmagatzemar de 15 a 25 vegades més energia que una bateria de flux convencional en una volum similar i amb la mateixa segureat i estabilitat per subministrar l'autonomia d'un vehicle amb motor de combustio. Els cotxes i camions amb aquest tipus de bateries podrien omplir-se amb el nanoelectrcombustible en un sortidor i potser, seria possible aprofitar la infraestructura de gasolineres acutals.

Les innovacions en electrònica de potència, motors elèctrics i bateries per a la indústria de l'automòbil també, comencen a trobar aplicacions per el sectro de l'aviació. GE Aerospace i Aurora Flight Sciences de Boeing estan treballant en un sistema de propulsió híbrid-elèctric per a un avió entre 150 a 180 seients. El projecte va començar en el 2021 i s'anomena Fly the Hybrid Skies. Pretén modificar un avió Saab 340 mitjançant dos motors GE CT7 combinats amb unitats de propulsió elèctrica. To i que encara s'està en les primeres etapes, l'electrificació podria ser el primer canvi fonamental en els sistemes de propulsió d'avions des de l'arribada del motor a reacció.

La indústria naval també li cal un avenç similar donat què,  totes les flotes comercials del món encara funcionen amb gasoil. La indústria ha d'avançar molt més ràpid si vol assolir l'objectiu de zero emissions netes per al 2050.

Una manera d'aconseguir aquest objectiu és utlitzar l'energia nuclear. De fet, ja hi han uns 160 vaixells amb propulsió nuclear en alta mar, tot i que gairebé tots són vaixells i submarins de la marina. Els petits reactors modulars (SMR) de nova generació podrien proporcionar la solució per als vaixells de càrrega comercials. 

Ramon Gallart