Mientras que en el año 2000 el mundo entero consumía cerca de 15.400 billones de kilowatts, las proyecciones actuales señalan que esta cifra subirá a 25.600 billones en el 2020. Este incremento de la demanda -de curva al alza sostenida desde hace ya muchos años- es, a juicio de Marcelo Salinas, Gerente de Ventas Power Transmition & Distribution de Siemens, la fuerza que ha estado detrás del crecimiento de los sistemas eléctricos.

"En Siemens estamos seguros que el incremento en la demanda de energía eléctrica continuará creciendo sostenidamente en los próximos años, una tendencia que impactará el crecimiento de las actuales plantas y que requerirá modificaciones al sistema de transmisión. Consecuentemente, será necesario realizar importantes inversiones en generación y transmisión. En este escenario, los sistemas de transmisión de alto voltaje en tensión continua jugarán un rol vital para conectar grandes distancias, incluyendo largos tramos de cables submarinos donde sea necesario", afirma el profesional.

Los sistemas HVDC constituyen una de las aplicaciones tecnológicas de mayor relevancia en sistemas de transmisión de potencia. Desde los años ‘60, aproximadamente, se ha impuesto en el mundo como una alternativa altamente eficiente y de menor costo cuando se trata de grandes bloques de potencia. Hoy en día, como señala Marcelo Salinas, existen más de un centenar de sistemas de transmisión continua en el mundo, con una capacidad de transmisión sobre 55 gigawatts, equivalente al 1,4% de la capacidad de planta instalada mundial.

La tecnología HVDC

Los primeros sistemas de transmisión eléctrica que se construyeron en el mundo estaban basados en corriente continua, como el caso del sistema "Miesbach-Munich", 2 kV y 50 km, en 1882. Con los años, los sistemas de transmisión en corriente alterna se potenciaron con la invención del transformador en el año 1885, gracias al cual fue posible transmitir en tensiones más altas y con menores pérdidas.

Con la aparición de los motores de inducción y la corriente alterna trifásica, entre los años 1890 y 1895, se hizo mucho más económico el uso de esta tecnología, que continuó desarrollándose con la invención del diodo, el tubo de vacío y las válvulas de arco de mercurio, que hicieron posible la conversión de corriente alterna a continua.

Como señala Eduardo Andrade, Vicepresidente de Operaciones de Transelec, el primer sistema comercial en continua se construyó en 1954 y unió la isla de Gotland con Suecia (100 kV, 20 MW), con un cable submarino de 98 km. "Luego, en 1967 se inició el uso de las válvulas de estado sólido (tiristores) en la transmisión HVDC y se aplicaron nuevamente en el enlace Gotland-Suecia. En 1968 se usaron tiristores en el proyecto Cahora Bassa con la mayor tensión (533 kV), mayor potencia (1920 MW) y longitud (1420 km). Y en 2007, la capacidad instalada HVDC en el mundo es de casi 80.000 MW". Sin duda, un gran récord, a juicio del ejecutivo.

Existen distintas aplicaciones para la transmisión HVDC. Una de ellas son las conexiones HVDC back-to-back, utilizadas para conectar sistemas que funcionan con distintos esquemas de regulación y diferentes frecuencias, y que abarcan potencias nominales entre 100 y 800 megawatts.

Otra aplicación son los sistemas de Transmisión de larga distancia HVDC, perfectos para distancias superiores a 600 kilómetros. ¿Cuál es su principal ventaja de acuerdo a la opinión de los expertos? Para grandes distancias, éstos representan menores costos y pérdidas. La tercera aplicación es la transmisión HVDC en cables submarinos, que en la actualidad permite unir distancias mayores a 600 kilómetros, con potencias hasta 1.000 MW.

Eficiencia y rapidez con HVDC

Durante más de un siglo, los sistemas de transmisión de energía eléctrica han estado basados en las líneas aéreas, conocidas como OHL, especialmente por sus bajos costos en relación a otros sistemas de transmisión. Sin embargo, de acuerdo a la opinión de Ramiro Virreira, Gerente Alta Tensión de ABB, dos factores están haciendo cambiar este paradigma: las limitaciones medioambientales están aumentando los costos y el tiempo de implementación de la transmisión aérea y el progreso tecnológico ha reducido notablemente los costos de la transmisión subterránea.

En detalle, el ejecutivo de ABB asegura que la línea HVDC transmite la electricidad sin pérdidas, "lo que se puede atribuir al mayor nivel medio de tensión en la red de CA y a los menores flujos de potencia reactiva. Por ejemplo, en una transmisión de 350 MW (utilización del 50%) las pérdidas del sistema HVDC son nulas y las de HVAC, del orden del 5%. Esto significa que, con una conexión HVDC, el operador dispone anualmente de un excedente de electricidad de 76.650 MWh que puede poner a la venta".

Asimismo, Virreira destaca que los sistemas HVDC no se sobrecargan y ofrecen otras ventajas gracias a su capacidad para controlar el flujo de potencia y la tensión. "HVDC puede ser muy eficaz para amortiguar las oscilaciones de la potencia y evitar o limpiar las posibles perturbaciones en cascada del sistema, especialmente cuando se conectan dos puntos en la misma red de CA, es decir, en paralelo con líneas de corriente alterna", asegura.

Como señala Andrade, una de las ventajas más importantes de los enlaces HVDC son la conexión entre redes asíncronas, entre sistemas nacionales/internacionales de distinta frecuencia. Asimismo, enfatiza que mejoran la estabilidad de red, ya que permiten modular la transferencia de potencia activa para mejorar la estabilidad dinámica del sistema. Adicionalmente, afirma, con los sistemas de control de los filtros de reactivos y el ángulo de disparo de los tiristores es posible controlar la potencia reactiva consumida.

Según el ejecutivo de Transelec, "desde el punto de vista medioambiental, las líneas HVDC se caracterizan por menor corredor o franja de servidumbre que una línea HVAC para el mismo nivel de potencia, con torres más simples y menor impacto visual. También por su menor efecto corona que en líneas HVAC y la disminución del costo para reducir tal efecto, junto con la factibilidad de conectar vía cable submarino a sistemas aislados en distancias mayores que con cables HVAC".

Para Salinas, es importante destacar que la transmisión HVDC ayuda a estabilizar los sistemas y restringir la existencia de blackouts. "Así fue en el blackout de Norteamérica hace dos años. La malla de Quebec permaneció intacta por las funciones de protección de la unión HVDC, mientras que otras ciudades como Ontario, la cual es conectada en forma sincrónica con USA, no logró escapar a este episodio".

Sin embargo, a pesar de sus ventajas y potencialidades, es importante dejar en claro que las subestaciones HVDC tienen un mayor costo de inversión que las subestaciones HVAC, debido principalmente a los costos de los equipos de conversión AC/DC o DC/AC. "Una línea HVDC presenta menores costos de inversión que una línea HVAC -debido a su menor número de conductores, estructuras más simples y menores pérdidas- a igual nivel de potencia transportada y para una distancia de transporte mayor a una distancia crítica", asegura Andrade.

Los proyectos que vendrán

Más de 50 son los proyectos HVDC que se han anunciado en distintos países para su puesta en marcha a futuro. Como lo indican las probabilidades, de esta proyección se estima que se concretará cerca del 50%, dentro del cual un número importante se llevarán a cabo en China, una de las naciones con mayor potencial de crecimiento económico y poblacional. "El aumento de la necesidad de desarrollar reservas de energía de fuentes situadas lejos de los puntos de consumo, requerirá de un método rentable y de confianza de transmitir la corriente. Y esa es la razón de por qué HVDC continuará ganando importancia mientras la demanda global de energía aumente", afirma el ejecutivo de Siemens.

En Chile, el potencial de enlaces HVDC es alto, especialmente, como indica Ramiro Virreira, en el norte del país, donde esta tecnología es tremendamente necesaria para mejorar el suministro energético. Y lo es también, a juicio del ejecutivo de ABB para interconexiones con países vecinos como Perú y Argentina, de la misma manera como sucede en Europa.

En territorio nacional, Andrade identifica la interconexión HVDC SIC-SING (de 1.290 km) y HVDC Aysén-SIC, equivalente a 2.000 km. Respecto a la primera, el Vicepresidente de Operaciones de Transelec es claro al señalar que "dada la distancia y la potencia a transmitir (600 MW), la interconexión SIC-SING se estudió en corriente continua HVDC, sin embargo, dadas las actuales condiciones de mercado, el proyecto no es económicamente viable por el momento".

En relación al proyecto de transmisión Aysén-SIC, HidroAysén está estudiando la construcción de un grupo de centrales hidroeléctricas con una potencia de alrededor de 2.700 MW en la Región de Aysén, ríos Baker y Pascua. Como señala Andrade, "dada la experiencia de Transelec en transmisión, HidroAysén nos encargó la realización de estudios de factibilidad técnica, económica y ambiental para diseñar el sistema de transmisión que permita conectar sus centrales al SIC. Dada la distancia (2.000 km) y la potencia a transmitir (2.700 MW), el sistema de transmisión Aysén-SIC será en corriente continua HVDC. El primero en Chile; uno de muchos a futuro, seguramente".