¿De dónde proviene la electricidad de Twin Cities y cómo se entrega a los hogares?

Damos por sentada la red eléctrica. Activa un interruptor de luz, el jugo fluirá.

Pero entre bastidores, un complejo acto de equilibrio garantiza que la electricidad viaje de forma segura desde las centrales eléctricas a millones de hogares y negocios en las Ciudades Gemelas. Y solo se vuelve más complicado a medida que más energía eólica y solar se unen a la red.

La mecánica de la electricidad estaba en la mente de David Piper cuando planteó una consulta a Curious Minnesota, el proyecto de informes comunitarios del Star Tribune impulsado por las preguntas de los lectores.

“Tengo curiosidad por saber cómo se entrega la electricidad a nuestros hogares en el área metropolitana. ¿Dónde se produce y cómo se distribuye? ' preguntó.

Líneas de transmisión eléctrica en el Parque Regional Lilydale en St. Paul.Eric Roper / Star Tribune Líneas de transmisión eléctrica en el Parque Regional Lilydale en St. Paul.

Las plantas de energía

La mayor parte de la electricidad del área metropolitana es suministrada por Xcel Energy, con sede en Minneapolis, la empresa de servicios públicos más grande del estado con 1,3 millones de clientes.

Los caballos de batalla de la flota de generación de electricidad de Xcel son dos plantas nucleares en Red Wing y Monticello, tres grandes plantas de carbón en Becker y una cuarta planta de carbón en Bayport. Xcel planea retirar todas sus plantas de carbón para 2030.



La compañía también tiene seis importantes plantas de energía alimentadas con gas natural, tres de las cuales están en las Ciudades Gemelas, y varias plantas de gas 'pico' que operan solo cuando la demanda es alta.

El viento representa el 21% de la generación de energía de Xcel en el Medio Oeste Superior y proviene de plantas de energía rurales, particularmente en el suroeste de Minnesota. Las granjas solares proporcionan el 3% de la electricidad de Xcel. Nuclear genera el 30%; el resto proviene principalmente de combustibles fósiles.

Si vive cerca de una planta de energía, es más probable que reciba electricidad de esa planta. Sin embargo, la fuente de su electricidad también depende de la hora del día.

'Es probable que en ciertos momentos la electricidad en los hogares provenga de lugares lejanos', dijo Michael Lamb, vicepresidente senior de transmisión de Xcel.

Por ejemplo, la producción de energía eólica es más fuerte y más barata en las primeras horas de la mañana, por lo que será despachada primero por el operador regional de la red eléctrica.

El poder 'autopista'

Ya sea que se genere en un parque eólico o en una planta de carbón, la electricidad se carga en una red de líneas de transmisión de alta tensión. 'Se puede pensar en ello como un sistema de autopistas', dijo Lamb.

El sistema de transmisión y distribución no diferencia entre fuentes de energía; los electrones de las plantas de carbón o eólicas están todos mezclados.

'Una vez que un electrón está en la red, fluye según la física hasta su destino final', dijo Lamb.

El voltaje empuja la corriente eléctrica a través de las líneas eléctricas, actuando como 'presión de agua', dijo Lamb. Esa presión es enorme cuando sale de las plantas, alcanzando cientos de miles de voltios. Pero las subestaciones llenas de transformadores alivian el voltaje a medida que la energía llega a las líneas de distribución locales.

Un transformador final cerca de su casa, a veces ubicado en un callejón, reduce la presión a 120 voltios. Desde allí, la energía generalmente ingresa a la casa a través de dos cables 'activos' acompañados de un cable neutro. Estos pasan a través del medidor eléctrico hasta el panel de la casa.

PODCAST

Escuche: ¿Cómo evolucionó el aeropuerto MSP de una pista de carreras en quiebra a un centro de aviación?

Escuche: ¿Cómo evolucionó el aeropuerto MSP de una pista de carreras en quiebra a un centro de aviación?

El curioso presentador de podcasts de Minnesota, Eric Roper, analiza la larga historia del aeropuerto de la región con la reportera de transporte Janet Moore.

Los dos cables calientes de 120 voltios operan en fases opuestas, lo que significa que alternan rápidamente el suministro de corriente. La mayoría de los circuitos domésticos se conectan a solo uno de los cables calientes, pero los electrodomésticos de 240 voltios, como las estufas eléctricas, se conectan a ambos. Estos se pueden encontrar identificando disyuntores de circuito 'bipolares' más anchos en el panel.

Pero una vez que la corriente fluye a través de una lámpara o un aparato, no desaparece. Más bien, regresa al panel a través del cable neutro en el cableado doméstico. Desde allí, se conecta al cable neutro principal y regresa al transformador.

La cuadrícula

La electricidad que disfrutamos en Minnesota viaja por cables de transmisión que están conectados con cables similares en otros 14 estados y la provincia canadiense de Manitoba. Esta 'cuadrícula' regional es supervisada por el Operador Independiente del Sistema Midcontinent (MISO), una organización sin fines de lucro con sede en Indiana.

La función principal de MISO es equilibrar la oferta y la demanda de electricidad en la región. En el centro de operaciones de MISO en Eagan, los trabajadores monitorean los flujos de energía en tiempo real en mapas salpicados en pantallas gigantes.

El centro de control del Operador de Sistema Independiente de Midcontinent (MISO) en Carmel, Indiana. MISO opera un centro similar pero más pequeño en Eagan.Operador de sistema independiente de Midcontinent El centro de control del Operador de sistema independiente de Midcontinent (MISO) en Carmel, Indiana. MISO opera un centro similar pero más pequeño en Eagan.

Generar demasiada o muy poca energía en la red podría dañar el cableado y otros equipos. Durante las emergencias, cuando el suministro de energía es limitado, los operadores de la red como MISO pueden ordenar apagones continuos para mantener ese equilibrio.

La energía eólica y solar traen nuevos desafíos a la gestión de la red eléctrica. Si bien están libres de emisiones y se pueden pronosticar con precisión, la energía eólica y solar no se pueden enviar a voluntad, lo que las hace menos confiables que las centrales eléctricas tradicionales.

Fallo de la red en Texas

La falla del sistema eléctrico de Texas a principios de este año ilustra lo que sucede cuando el delicado equilibrio de la red se vuelve loco. Ocurrió cuando la tormenta invernal Uri azotó el centro de los Estados Unidos en febrero, particularmente el sur.

La mayor parte de Texas está cubierta por su propio operador de red, conocido por el acrónimo ERCOT. El gas natural es el combustible más grande para el sistema eléctrico de Texas. Cuando las temperaturas bajaron, los equipos de gas se congelaron, reduciendo el suministro de electricidad justo cuando la demanda se disparó.

Un vecindario sin electricidad en Austin, Texas, el 16 de febrero de 2021.Tamir Kalifa / The New York Times Un barrio sin electricidad en Austin, Texas, el 16 de febrero de 2021.

La red de Texas tiene menos capacidad de generación de reserva que MISO y otras redes regionales. Además, a diferencia de MISO, la red de Texas no tiene vínculos fuertes con otras redes regionales, lo que dificulta la importación de energía durante una emergencia.

Un estudio de la Universidad de Houston encontró que el 69% de los tejanos atendidos por ERCOT perdieron energía; la interrupción promedio fue de 42 horas. Y podría haber sido peor.

La red del estado estuvo en realidad a minutos del colapso total durante la tormenta porque su frecuencia, la cantidad de veces por segundo que la actual alterna, cayó por debajo del estándar estadounidense de 60 hercios.

El redactor de planta Eric Roper contribuyó a este informe.

Si desea enviar una pregunta sobre Curious Minnesota, complete el formulario a continuación:

MN curioso Este formulario requiere JavaScript para completarse.

Lea más historias curiosas de Minnesota:

¿Está lista la red eléctrica de Minnesota para los vehículos eléctricos generalizados?

¿Por qué Minneapolis sigue plantando árboles debajo de las líneas eléctricas?

¿Cómo pueden las ciudades hacer que el agua del río Mississippi sea segura para beber?

Cuando tiras la cadena de un inodoro en las Ciudades Gemelas, ¿a dónde va todo?

¿Por qué tenemos torres de agua y qué hacen?

¿Qué hace que las tapas de las alcantarillas se eleven por el aire durante las grandes tormentas?