Investigando la alta penetración de generadores distribuidos para mejorar las limitaciones técnicas, de emisiones y económicas de la red de distribución

Por qué importa distribuir las centrales eléctricas

A medida que hogares y negocios conectan más aparatos y añaden coches eléctricos y bombas de calor, nuestras redes eléctricas están sometidas a más presión que nunca. Al mismo tiempo, queremos reducir la contaminación y abrir espacio para más energías limpias como la eólica y la solar. Este artículo examina qué ocurre cuando ubicamos muchas pequeñas centrales —como paneles solares en tejados, aerogeneradores y microturbinas de gas— dentro de las redes locales en lugar de depender principalmente de grandes centrales lejanas. También propone un nuevo método de planificación inteligente para decidir dónde y de qué tamaño deben ser esas plantas pequeñas, de modo que la red funcione de forma más económica, limpia y fiable.

De grandes centrales a muchos pequeños auxiliares

Las redes eléctricas tradicionales se construyeron alrededor de unas pocas grandes centrales que enviaban energía por largas líneas hacia los consumidores. Hoy en día, cada vez más generadores “distribuidos” —paneles solares en tejados o campos cercanos, aerogeneradores en las afueras y microturbinas compactas— se conectan directamente a las redes de distribución local. Estas pequeñas plantas pueden reducir la distancia que la electricidad debe recorrer, lo que disminuye las pérdidas por calor y puede sostener las tensiones locales cuando la demanda es alta. Pero los beneficios dependen en gran medida de cuántas unidades se añaden, de su potencia y de a qué líneas y nodos concretos se conectan. Generadores mal ubicados pueden empeorar las tensiones, sobrecargar líneas o no ofrecer los ahorros esperados.

Una búsqueda inteligente de las mejores ubicaciones

Los autores presentan un método de planificación que combina un algoritmo llamado Energy Valley Optimizer con lógica difusa. La lógica difusa examina primero la red para señalar las zonas del sistema donde las tensiones caen y las pérdidas son elevadas. A continuación reduce la lista de puntos candidatos a conexión a las áreas más prometedoras, acortando el espacio de búsqueda. En este mapa reducido, el Energy Valley Optimizer explora muchas combinaciones de tamaños y ubicaciones de generadores. Evalúa cada plan candidato usando varios objetivos a la vez: reducir las pérdidas de energía en las líneas, mantener las tensiones cerca de sus valores ideales, bajar el coste de compra de electricidad de la red principal y reducir las emisiones de dióxido de carbono y otros contaminantes. Al ponderar estos objetivos, el método busca una solución equilibrada en lugar de optimizar un solo factor.

Probar la idea en una red eléctrica virtual

Para ver qué tan bien funciona esta estrategia de planificación, los investigadores la prueban en una red de referencia estándar con 69 puntos de conexión, ampliamente usada en estudios de ingeniería eléctrica. Examinaron tres situaciones principales. Primero, un caso simple en el que se añaden tres plantas distribuidas con salida fija con el único objetivo de reducir las pérdidas de energía. Segundo, consideraron un objetivo mixto que también incluye coste, tensiones y emisiones, asumiendo de nuevo demanda y generación fijas. Tercero, se acercan más a la vida real permitiendo que la demanda y la producción renovable varíen a lo largo del día y en las cuatro estaciones, combinando parques eólicos, plantas solares y microturbinas al mismo tiempo. En cada caso, el nuevo método se compara con varias otras técnicas de optimización populares en el campo.

¿Cuánto más limpia y barata puede volverse la red?

En los distintos casos de prueba, la combinación del Energy Valley Optimizer con lógica difusa encuentra soluciones que superan o igualan a todos los métodos competidores. Con la reducción de pérdidas como único objetivo, disminuye las pérdidas de energía en alrededor de un 69%, ligeramente mejor que trece enfoques publicados. Cuando se consideran todos los objetivos juntos, sigue reduciendo las pérdidas en aproximadamente dos tercios, mejora notablemente las tensiones más bajas de la red y reduce el coste horario de la electricidad importada y las emisiones en casi un 99% y un 98%, respectivamente, en el escenario de demanda fija. En el escenario estacional más realista, el método sugiere una mezcla de viento, solar y microturbinas que suministra alrededor de dos tercios de las necesidades locales. Esta configuración reduce los costes anuales de compra de electricidad en aproximadamente 1,36 millones de dólares, recorta las pérdidas de la red en casi un 85%, mejora los niveles de tensión a un rango más cómodo y reduce las emisiones nocivas en torno a un 69%.

Qué significan los resultados para la vida cotidiana

Para el público no especializado, el mensaje es claro: colocar muchas pequeñas plantas generadoras de forma inteligente dentro de las redes locales puede hacer que la entrega de electricidad sea más limpia, barata y fiable, pero solo si la planificación se realiza con cuidado. El estudio muestra que métodos de búsqueda avanzados, ayudados por lógica difusa para centrarse en las partes problemáticas de la red, pueden guiar a las compañías suministradoras hacia esquemas que reducen drásticamente el desperdicio y la contaminación, al tiempo que mantienen las luces encendidas y los equipos seguros. A medida que las comunidades añaden más solar en tejados, viento local y otras fuentes distribuidas, herramientas como esta podrían ayudar a convertir un mosaico de pequeños proyectos en un sistema bien coordinado que beneficie tanto al medio ambiente como a la factura eléctrica.

Cita: alromithy, F.s., Hosseinnia, H., Rostami, R. et al. Investigating distributed generator high penetration in improving technical, emission and economic constraints of distribution network. Sci Rep 16, 11430 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37797-0

Palabras clave: generación distribuida, planificación de energías renovables, redes de distribución eléctrica, optimización de la red, reducción de emisiones