Los inversores formadores de red asumen en Formación de Red el control activo de la tensión y la frecuencia en la red, garantizando así una seguridad de suministro fiable. Esto ha sido garantizado hasta ahora durante décadas por grandes centrales eléctricas. Generadores síncronos poseen masas giratorias de inercia que mantienen una frecuencia y tensión de red constantes incluso ante fluctuaciones repentinas; en este caso se habla de Reserva momentánea o „inercia“.
Con la creciente cuota de energías renovables, esta situación está cambiando drásticamente: las instalaciones fotovoltaicas y eólicas suministran su electricidad a través de Electrónica de potencia ein. Aunque es muy eficiente, trae consigo ninguna masa inercial natural a la red. Esto significa que cuanto más se desconectan las centrales eléctricas convencionales, menos mecanismos de estabilidad clásicos quedan disponibles. Sin medidas adicionales, esto puede llevar a Seguridad de abastecimiento y Estabilidad de la red peligran.
La formación de red a través de tecnología innovadora de inversores ahora permite que las instalaciones de ER en combinación con Grandes sistemas de almacenamiento en baterías sí mismo formar una red Esto significa que, en lugar de simplemente seguir una señal de red existente, las plantas asumen activamente tareas que hasta ahora estaban reservadas a los generadores síncronos: proporcionan voltaje y frecuencia, se encargan de inercia virtual y estabilizan así la red. Con ello, el Grid Forming se convierte en un pilar fundamental de la transición energética.
¿Cómo funciona Grid Forming?
Mientras que los inversores convencionales de "grid-following" dependen de una señal de red existente, los inversores de "grid-forming", en combinación con Sistemas de gestión de la energía (EMS) incluso el papel del „director de red“. Generan activamente su propia referencia de voltaje y frecuencia, proporcionando así la base para una operación estable de la red, incluso cuando ya no hay generadores rotatorios.
Inercia virtual: software en lugar de volante de inercia
Los generadores síncronos convencionales estabilizan la red eléctrica mediante su inercia física. Cuando se eliminan o añaden cargas de repente, la masa giratoria de estos generadores amortigua las fluctuaciones de frecuencia a corto plazo. Los inversores que forman la red asumen esta tarea en combinación con energías renovables y sistemas de almacenamiento a nivel puramente basado en software. Trasladan la función de los generadores síncronos a la electrónica de potencia moderna, pudiendo así suministrar o absorber energía en milisegundos.
Gracias al tiempo de respuesta extremadamente corto, estos sistemas se comportan como volantes de inercia convencionales, aunque no haya movimiento físico. Esto se logra mediante procedimientos de control como el Control de caída o el concepto de Máquina síncrona virtual (VSM), la cual responde muy rápidamente a cambios de frecuencia. De esta manera, se proporciona una reserva instantánea que compensa todas las desviaciones de frecuencia. Esto permite incluso un completo Arranque en negro por almacenamiento de baterías.
Generación de tensión: control activo en lugar de seguimiento puro
Además de la estabilización de frecuencia, los inversores que forman red también asumen el control activo de la tensión de la red. A diferencia de los sistemas convencionales controlados por la red, actúan como Fuente de voltaje y pueden predefinir el nivel y la calidad del voltaje de forma independiente. A través de procedimientos como Regulación de caídas de voltaje ajuste continuamente su rendimiento a las condiciones actuales de la red. Esto mantiene el voltaje estable incluso en situaciones dinámicas. Incluso en caso de perturbaciones graves de la red, como por ejemplo Cortocircuito, los sistemas son capaces de seguir apoyando la red. Esta capacidad se conoce como Falla de paso se refiere y es un pilar central para la resistencia de las futuras redes eléctricas.
Control inteligente en tiempo real
La base de la formación de red se basa en una técnica de medición y control altamente dinámica. Los sistemas de formación de red supervisan continuamente todos los parámetros de red relevantes, como corriente, voltaje y frecuencia. Con la ayuda de Bucles de retroalimentación pueden adaptar su comportamiento en tiempo real, respondiendo así a los cambios de inmediato. Ya sea limitando flujos, soportando la frecuencia o estabilizando la tensión, los sistemas operan con una velocidad y precisión superiores a las de los generadores convencionales. Esto permite un funcionamiento estable de la red incluso en escenarios en los que solo participan generadores electrónicos de potencia como instalaciones fotovoltaicas, eólicas y sistemas de almacenamiento en baterías.
Diferencia entre Grid Forming y Grid Following
Para entender el funcionamiento de Grid Forming, es útil compararlo con el principio clásico de Inversor de seguimiento de red útil. Los sistemas de seguimiento de red dependen de „seguir“ una señal de red existente. Inyectan su potencia de forma sincronizada a una frecuencia y voltaje ya existentes y solo pueden operar si hay una señal de red estable.
Los inversores de formación de red (Grid-Forming Inverters) adoptan en cambio un papel mucho más activo: „forman“ la red ellos mismos, generando de forma autónoma una referencia para la tensión y la frecuencia. Los generadores síncronos convencionales, que marcan el compás de la frecuencia y la tensión, se vuelven así superfluos.
Si bien el Grid Following funciona de manera confiable en redes estables con suficientes centrales eléctricas convencionales y representa una herramienta importante para la inyección de energías renovables, el Grid Forming es, por lo tanto, indispensable para los sistemas energéticos modernos, orientados al futuro y basados en energías renovables.
Comparación: Grid Forming vs. Grid Following
| Seguimiento de cuadrícula | Formación de Red | |
| Consumo de red | ¿Se necesita una señal de red existente (frecuencia y voltaje)? | Proporciona activamente tensión y frecuencia |
| Estabilización | Solo reacciona a las condiciones de red existentes | Estabiliza la red de forma activa y dinámica |
| Inercia/reserva de marcha | Sin inercia propia, dependiente de generadores síncronos | Emula inercia virtual a través de algoritmos y memoria |
| Capacidad operativa | Funciona solo en redes estables con generadores síncronos | Funciona también en redes sin máquinas giratorias |
| Capacidad de arranque en frío | No es posible | Posible: Las redes pueden reconstruirse de forma autónoma. |
| Aplicación típica | Plantas fotovoltaicas y eólicas clásicas que se conectan a la red existente | Sistemas de almacenamiento en baterías, microrredes, instalaciones de energías renovables conectadas a la red |
Implementación técnica y áreas de aplicación
La implementación técnica de la formación de red se lleva a cabo, fundamentalmente, mediante inversores o convertidores de formación de red, en combinación con un EMS. El hardware debe ser capaz de establecer de forma autónoma la tensión y la frecuencia, así como de asumir todas las funciones físicas. El EMS, en tanto que software, controla el modo de funcionamiento, coordina el uso del hardware de formación de red y decide, por ejemplo, sobre el funcionamiento en isla, la priorización de la carga o la resincronización.
Inversor como hardware
Los inversores de formación de red se encargan de la tarea física de la formación de red. Proporcionan activamente tensión y frecuencia y pueden mantenerlas estables en la red. De este modo, constituyen la base para funciones como el funcionamiento en isla o la capacidad de arranque autónomo. Su función consiste en aplicar con precisión los valores de consigna especificados por el software y reaccionar rápidamente ante los cambios en la red.
EMS como software
En caso de Grid Forming con el hardware correspondiente, el EMS controla además el modo de operación de los inversores y coordina su interacción con los sistemas de almacenamiento y los generadores. Decide si se activa un funcionamiento en isla, cómo se priorizan las cargas o cuándo se produce una resincronización con la red general. De este modo, el EMS se encarga de la orquestación inteligente del hardware y hace que Grid Forming sea funcional como un sistema completo.
Áreas de aplicación central de modo de formación de rejilla
- Almacenamiento en baterías: en combinación con sistemas de almacenamiento de alta capacidad, los inversores de formación de red pueden suministrar o absorber energía en cuestión de milisegundos, compensando así las fluctuaciones a corto plazo en la red. Estos sistemas también son adecuados para situaciones de arranque autónomo, en las que la red se reinicia de forma autónoma tras un apagón.
- Microrredes y redes aisladas: Las tecnologías Grid-Forming son indispensables, especialmente en estructuras descentralizadas o en regiones sin conexión a la red garantizada, para operar redes locales de manera fiable e independiente.
- Integración de las energías renovables: en los grandes parques fotovoltaicos o eólicos, los inversores que se conectan a la red pueden asumir funciones que hasta ahora solo podían desempeñar los generadores rotativos. De este modo, es posible integrar directamente las energías renovables en la estabilidad de la red.
- Soporte de red en redes interconectadas: Incluso en los sistemas eléctricos existentes con una proporción decreciente de centrales eléctricas convencionales, la formación de red es cada vez más necesaria para garantizar la regulación de frecuencia y voltaje y mantener la fortaleza del sistema.
Con esto, Grid Forming abre una gran variedad de nuevas posibilidades para garantizar la seguridad del suministro y la estabilidad de la red, incluso en sistemas energéticos altamente renovables. Por lo tanto, la tecnología no es solo una opción técnica, sino un componente decisivo de la transición energética.
Desafíos y tendencias actuales para la formación de redes
El despliegue a gran escala de Grid Forming aún está en sus inicios. Dos razones principales hasta ahora han sido digitalización insuficiente las redes eléctricas y la falta de EMS implementados de manera generalizada. Sin este control digital, los inversores que forman red no se pueden coordinar en su totalidad. Además, las baterías de almacenamiento fueron comparativamente costosas durante mucho tiempo, lo que permitió su uso económico solo en proyectos piloto.
Sin embargo, ambas cosas están cambiando notablemente en la actualidad: con la creciente digitalización del sistema energético, las nuevas soluciones de gestión de la red (EMS) y la reducción de los costes de las tecnologías de almacenamiento, el uso generalizado de la formación de redes (Grid Forming) está cada vez más cerca. Esto abre nuevas posibilidades para estabilizar de forma fiable la frecuencia y la tensión, incluso en una red dominada por las energías renovables.
Desafíos técnicos
Los inversores de formación de red deben integrarse a la perfección en las redes existentes con generadores síncronos clásicos. Es fundamental mantener la frecuencia y la tensión de forma fiable, incluso con un alto porcentaje de energías renovables, para lo cual los inversores de formación de red deben reaccionar con gran rapidez y precisión ante las perturbaciones de la red. El uso en paralelo de diferentes dispositivos da lugar a una tecnología de control y protección compleja, ya que es necesario evitar inestabilidades causadas por oscilaciones e interacciones. Además, muchas soluciones se encuentran aún en fase piloto y la interoperabilidad entre diferentes fabricantes, así como la validación durante el funcionamiento de la red, suponen obstáculos adicionales. En conjunto, la formación de red es, por tanto, mucho más complicada que el funcionamiento clásico con generadores síncronos y exige nuevos conceptos de sistema y normas robustos.
Marco regulatorio
Los códigos de red europeos, en particular el Reglamento (UE) 2016/631 (Requisitos para generadores – RfG), forman la base de los requisitos para las propiedades de formación de red. Este reglamento está en vigor desde 2016 y establece requisitos técnicos y operativos para las instalaciones de generación. En Alemania, la implementación se lleva a cabo a través de códigos de red nacionales y reglas técnicas de conexión (TARs) del VDE/FNN a partir de julio de 2024, que están legalmente consagrados y en constante evolución. El cumplimiento de estas reglas es obligatorio para la conexión a la red de nuevas instalaciones y debe demostrarse mediante certificaciones. El marco regulatorio para los sistemas de almacenamiento de baterías también está en movimiento, pero aún lejos de ser práctico. Especialmente en el caso de sistemas de almacenamiento de uso múltiple para formación de red, surgen incertidumbres legales en cuanto al impuesto sobre la electricidad, las tarifas de red, los conceptos de medición, los informes de progreso de la construcción, el redespacho y la separación contable.
Desarrollos actuales y proyectos piloto
En la actualidad, los inversores que contribuyen a la estabilidad de la red están experimentando en Alemania un desarrollo dinámico, impulsado sobre todo por ayudas específicas a la investigación y por medidas reguladoras. La Agencia Federal de Redes estableció en la primavera de 2025 requisitos concretos para la adquisición de reservas instantáneas basada en el mercado, de modo que, por primera vez, se remuneran las instalaciones con propiedades que contribuyen a la estabilidad de la red. Numerosos proyectos piloto investigan los requisitos técnicos, la interoperabilidad y el uso de sistemas de almacenamiento en baterías y sistemas fotovoltaicos para el funcionamiento estable de la red. Para ello, se llevan a cabo pruebas de campo en todos los niveles de tensión, se prueban los servicios de sistema y se valida la integración de instalaciones descentralizadas para el funcionamiento normal, en isla y de restablecimiento de la red. El objetivo es poder operar de forma estable y segura subredes dominadas por convertidores de corriente para 2028 e incorporar los conocimientos adquiridos directamente en los procesos de normalización.
Formación de red para estabilidad e integración de energías renovables
La formación de red es mucho más que una opción técnica: es la base de un sistema energético estable sin centrales eléctricas convencionales. Los inversores de formación de red asumen funciones que hasta ahora estaban reservadas a los generadores síncronos, lo que permite un suministro eléctrico fiable incluso con una elevada proporción de energías renovables.
Los obstáculos existentes hasta ahora —los elevados costes del almacenamiento en baterías y la falta de sistemas de control digital— están perdiendo cada vez más importancia. Con la bajada de los precios del almacenamiento, los eficaces sistemas de gestión energética y unas normas reguladoras más claras, la tecnología está a punto de abrirse paso en el mercado.
Con ello, la formación de red se convierte en el vínculo decisivo entre la generación renovable, la estabilidad de la red y la seguridad del suministro, y en un factor clave para el sistema energético del futuro.