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El 1 de octubre de 2026, China logró un avance significativo en la tecnología de almacenamiento de energía, ya que el rotor de la primera unidad de almacenamiento por bombeo de velocidad variable fabricada en el país fue izado con éxito en el Proyecto de Almacenamiento por Bombeo de Zhaoqing Langjiang, en la provincia de Guangdong. Este hito marca la finalización de la instalación del cuerpo principal de la unidad de 300 megavatios, lo que representa un paso crucial para mejorar la flexibilidad de la red y la integración de energías renovables en el sur de China.

El rotor, de casi 5,2 metros de altura y 445 toneladas de peso, fue elevado y posicionado con precisión en la central eléctrica subterránea gracias a los esfuerzos coordinados entre los operadores de grúas y el personal de mando en tierra. Según He Zheng, director del proyecto de la división electromecánica de Zhaoqing Langjiang de la Cuarta Oficina de Agua y Electricidad de China, la operación de izaje requirió un control preciso dentro de un margen de tolerancia de 4,5 milímetros. El equipo empleó técnicas de posicionamiento láser y calibración de centro para completar el proceso de instalación de seis horas.

La tecnología de almacenamiento por bombeo de velocidad variable representa un avance significativo respecto a los sistemas convencionales de velocidad fija. A diferencia de las unidades tradicionales que operan a velocidad constante, las unidades de velocidad variable pueden ajustar su velocidad de rotación hasta en un 7 %, lo que permite un ajuste de la potencia de salida en tiempo real en un rango del 50 %. Esta flexibilidad permite que las unidades respondan de manera más eficaz a las fluctuaciones de la frecuencia de la red y a los patrones variables de la demanda eléctrica. Cuando fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar, generan un exceso de energía, la unidad de velocidad variable puede convertir este excedente en energía potencial bombeando 280.000 metros cúbicos de agua hacia el embalse superior por hora. Cuando la demanda de la red alcanza su punto máximo, el agua almacenada se libera para generar electricidad, proporcionando capacidades de respuesta rápida que ayudan a estabilizar la red.

La fabricación nacional de la unidad de velocidad variable representa un logro importante en la estrategia de localización de equipos energéticos de China. La unidad logra una producción 100 % nacional, desde los componentes principales hasta los sistemas de control. Este esfuerzo de localización aborda las dependencias históricas de tecnología extranjera para infraestructuras críticas de red. La unidad de almacenamiento por bombeo de velocidad variable fue incluida oficialmente en el primer lote de catálogos de tecnología de equipos energéticos importantes de China en 2022, lo que señala el compromiso del gobierno con el desarrollo de capacidades propias en tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía.

El proyecto de Zhaoqing Langjiang, una vez que esté en pleno funcionamiento, desempeñará un papel crucial en la estrategia de transición energética de Guangdong. Se espera que entre en operación comercial en el primer semestre de 2027 y será capaz de absorber 2,16 mil millones de kilovatios-hora de energía limpia al año, reduciendo las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 1,9 millones de toneladas anuales. La importancia estratégica del proyecto se extiende más allá de su contribución inmediata de capacidad; demuestra la viabilidad de la tecnología nacional de velocidad variable y establece una base para un despliegue más amplio en todo el sistema eléctrico de China.

La hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo se ha convertido en una de las soluciones de almacenamiento de energía a gran escala más maduras y rentables disponibles en la actualidad. La tecnología funciona almacenando energía en forma de energía potencial gravitatoria, con agua retenida en un embalse superior durante periodos de baja demanda eléctrica o exceso de generación. Cuando se necesita electricidad, el agua se libera a través de turbinas para generar energía. Los sistemas de almacenamiento por bombeo convencionales se han utilizado durante más de un siglo, pero la tecnología de velocidad variable añade una nueva dimensión de flexibilidad operativa que se vuelve cada vez más valiosa a medida que aumenta la penetración de las energías renovables.

La integración de altas proporciones de fuentes de energía renovable variable crea nuevos desafíos para los operadores de la red. La generación solar y eólica fluctúa con las condiciones meteorológicas, creando desequilibrios entre la oferta y la demanda que deben gestionarse en tiempo real. Los enfoques tradicionales de gestión de la red dependen de fuentes de generación despachables que pueden aumentarse o reducirse según sea necesario. Sin embargo, a medida que las centrales de carbón y gas se retiran en favor de alternativas más limpias, los operadores de la red necesitan nuevas fuentes de flexibilidad. Las unidades de almacenamiento por bombeo de velocidad variable proporcionan esta flexibilidad absorbiendo el exceso de generación renovable y liberándolo cuando es necesario, además de ofrecer servicios auxiliares como la regulación de frecuencia y el soporte de tensión.

Los sistemas de automatización y control son fundamentales para la operación de las unidades de almacenamiento por bombeo de velocidad variable. La tecnología requiere una sofisticada electrónica de potencia y algoritmos de control para gestionar la operación a velocidad variable. Las unidades modernas emplean máquinas de inducción de doble alimentación o accionamientos de convertidor completo que permiten un control preciso de la potencia activa y reactiva. Estos sistemas deben responder rápidamente a las señales de la red, ajustando la salida en milisegundos para mantener la estabilidad de la red. Los sistemas de control integran datos de múltiples fuentes, incluidas las mediciones de frecuencia de la red, los niveles de tensión y las órdenes de despacho de los operadores del sistema, para optimizar el rendimiento de la unidad en tiempo real.

La instalación exitosa de la unidad de Zhaoqing Langjiang tiene implicaciones para la estrategia de almacenamiento de energía más amplia de China. El país ha establecido objetivos ambiciosos para el desarrollo del almacenamiento por bombeo, con el objetivo de alcanzar 120 gigavatios de capacidad instalada para 2030. La tecnología de velocidad variable desempeñará un papel cada vez más importante en el cumplimiento de estos objetivos, particularmente en regiones con alta penetración de energías renovables donde la flexibilidad de la red es más necesaria. La capacidad de fabricación nacional demostrada por este proyecto reduce los costes y los plazos de entrega para futuros despliegues, al tiempo que fortalece la posición de China en el mercado global de almacenamiento de energía.

Los desafíos técnicos en el desarrollo de la tecnología de almacenamiento por bombeo de velocidad variable han sido sustanciales. Los sistemas de electrónica de potencia deben manejar grandes niveles de energía manteniendo una alta eficiencia y fiabilidad. El diseño mecánico debe adaptarse a la operación de velocidad variable manteniendo la integridad estructural bajo condiciones de carga variables. Los sistemas de control deben coordinar múltiples subsistemas, incluida la turbina hidráulica, el generador eléctrico y el equipo de conversión de energía, para lograr transiciones sin fisuras entre los modos de bombeo y generación. Superar estos desafíos requirió años de investigación y desarrollo, lo que implicó la colaboración entre fabricantes de equipos, instituciones de investigación y compañías eléctricas.

El proyecto de Zhaoqing Langjiang es parte de una tendencia más amplia hacia el despliegue de almacenamiento de energía en el sur de China. La provincia de Guangdong, como uno de los mayores centros económicos de China, enfrenta un crecimiento significativo de la demanda de electricidad y una presión creciente para descarbonizar su sistema eléctrico. La provincia ha estado desarrollando activamente recursos de energía renovable, particularmente la generación eólica marina y solar. Sin embargo, la naturaleza variable de estos recursos crea desafíos de gestión de la red que requieren soluciones de almacenamiento flexibles. La hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo, particularmente con capacidad de velocidad variable, proporciona una solución eficaz a estos desafíos.

Las consideraciones sobre la estabilidad de la red se han vuelto cada vez más importantes a medida que crece la penetración de la energía renovable. Los sistemas eléctricos tradicionales dependían de la inercia rotacional de los grandes generadores síncronos para mantener la estabilidad de la frecuencia. A medida que estos generadores son reemplazados por recursos renovables basados en inversores, la inercia del sistema disminuye, lo que hace que la red sea más vulnerable a las perturbaciones de frecuencia. Las unidades de almacenamiento por bombeo de velocidad variable pueden ayudar a abordar este desafío proporcionando inercia sintética a través de sus sistemas de electrónica de potencia. Las unidades pueden inyectar o absorber energía rápidamente en respuesta a las desviaciones de frecuencia, ayudando a estabilizar la red durante eventos transitorios.

La finalización exitosa de la instalación del cuerpo principal de la primera unidad de almacenamiento por bombeo de velocidad variable de China representa algo más que un logro técnico. Demuestra el compromiso del país con el desarrollo de capacidades propias en infraestructura energética crítica, al tiempo que avanza en la transición global hacia la energía limpia. A medida que el despliegue de energía renovable se acelera en todo el mundo, la necesidad de soluciones de almacenamiento de energía flexibles y receptivas seguirá creciendo. La tecnología de almacenamiento por bombeo de velocidad variable, con su capacidad para proporcionar tanto almacenamiento de energía como servicios de estabilidad de red, está bien posicionada para desempeñar un papel central en los futuros sistemas eléctricos.

Los futuros despliegues de la tecnología de almacenamiento por bombeo de velocidad variable probablemente se beneficiarán de la experiencia adquirida en Zhaoqing Langjiang. El proyecto ha establecido procesos de fabricación, procedimientos de control de calidad y técnicas de instalación que pueden aplicarse a proyectos futuros. Los datos operativos recopilados durante la puesta en marcha y la operación temprana proporcionarán información valiosa para optimizar el diseño y el rendimiento de las unidades posteriores. A medida que la tecnología madure y los costes disminuyan a través de los efectos del aprendizaje y las economías de escala, se espera que el almacenamiento por bombeo de velocidad variable se convierta en una opción cada vez más atractiva para el almacenamiento de energía a escala de red.

El proyecto de Zhaoqing Langjiang también destaca la importancia de una planificación coordinada entre el desarrollo del almacenamiento de energía y el despliegue de energías renovables. Al ubicar estratégicamente las instalaciones de almacenamiento por bombeo cerca de los centros de generación de energía renovable, los operadores del sistema pueden maximizar el valor de ambas tecnologías. La energía almacenada a partir del almacenamiento por bombeo puede suavizar las fluctuaciones de la generación renovable, reduciendo la restricción y mejorando la viabilidad económica de los proyectos eólicos y solares. Este enfoque integrado de la planificación del sistema energético será esencial para lograr una descarbonización profunda manteniendo la fiabilidad de la red.

Escrito por: Maxwell, especialista en automatización industrial con más de 15 años de experiencia en sistemas eléctricos y tecnologías de almacenamiento de energía. Maxwell ha trabajado extensamente con operadores de red y fabricantes de equipos para implementar sistemas de control avanzados para la integración de energías renovables y la mejora de la estabilidad de la red.