‘Grid-forming’: qué es y por qué será clave para la estabilidad de la red eléctrica

La red eléctrica está viviendo una transformación lenta pero constante. Durante más de un siglo, el suministro de electricidad ha dependido de las centrales térmicas, nucleares o hidráulicas. Estas instalaciones utilizan máquinas síncronas basadas en grandes masas rotatorias que, gracias a su inercia física (como si una enorme rueda de coche que cuesta frenar de golpe), ayudan a mantener la estabilidad de la frecuencia de la red, incluso cuando se producen perturbaciones inesperadas o tensión eléctrica.

Sin embargo, el auge de las energías renovables ha introducido una nueva hoja de ruta al mix energético: la electrónica de potencia. Los paneles fotovoltaicos y los aerogeneradores se conectan a la red a través de un convertidor electrónico en lugar de hacerlo mediante grandes máquinas rotativas. Estas piezas son las que traducen la energía primaria en electricidad apta para el consumo.

Como resultado de esto, la red eléctrica está pasando de depender de grandes sistemas mecánicos a apoyarse cada vez más en sistemas electrónicos impulsados por ‘software’. Este cambio tecnológico plantea nuevos desafíos para la estabilidad del sistema eléctrico, por lo que el ‘grid-forming’ se ha convertido en una de las tecnologías más relevantes para el futuro de la transición energética.

¿Por qué el ‘grid-forming’ es vital para la transición energética?

La creciente incorporación de energía solar y eólica está transformando el funcionamiento de los sistemas eléctricos. En este escenario, tecnologías como el ‘grid-forming’ permiten mantener la estabilidad de la red y facilitar una integración segura de las energías renovables. A diferencia de los inversores convencionales, estos sistemas pueden operar en modo isla y proporcionar inercia sintética, lo que permite seguir funcionando de forma autónoma sin necesidad de estar conectada a la red eléctrica principal. La idea es que esta tecnología tenga la capacidad de establecer la magnitud y frecuencia de la tensión en el punto de conexión. Es decir, ayuda a que determinados activos renovables asuman parte de las funciones que tradicionalmente han hecho las centrales convencionales.

Los primeros conceptos relacionados con el ‘grid-forming’ aparecen en investigaciones sobre fuentes de tensión controladas y máquinas síncronas virtuales. Sin embargo, el interés por esta tecnología aumentó a partir de 2015 debido al crecimiento de las energías renovables. No obstante, debido a su regulación, no ha estado integrada dentro del sistema.

Javier Roldán, doctor en modelado de sistemas de ingeniería y profesor en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), explica que esta tecnología es la respuesta a un reto de base: “Para redes donde los convertidores electrónicos son mayoritarios hace falta que estos ayuden a formar la red, no solo que se conecten a ella”.

El debate sobre la necesidad de tecnologías como ‘grid-forming’ ha cobrado relevancia tras el apagón del 28 de abril de 2025 en España, aunque las causas concretas del incidente continúan siendo objeto de análisis. En ese sentido, este experto señala que eventos de este tipo sirven para detectar las “debilidades” de las redes actuales.

En un sistema donde las fuentes convencionales como el gas o el carbón, se están empezando a retirar, alguien debe “dirigir la orquesta” eléctrica de las renovables. Sin la tecnología ‘grid-forming’, si la generación convencional desaparece o falla, los parques renovables actuales podrían desconectarse en cascada al no encontrar una señal de red que seguir, lo que agravaría cualquier interrupción del suministro.

‘Grid-forming’ vs. ‘grid-following’: principales diferencias entre ambos sistemas

Para entender la revolución que supone el ‘grid-forming’ es necesario comprender la tecnología dominante hasta hoy: el ‘grid-following’ o seguidor de red. Históricamente, los inversores renovables se han diseñado bajo esta filosofía por ser la más sencilla y directa.

Las diferencias fundamentales se resumen en:

• Principio de operación: los sistemas ‘grid-following’ asumen que la red ya está formada por las máquinas síncronas convencionales. Su función es mirar la tensión existente e inyectar energía en la red existente. Por el contrario, el ‘grid-forming’ ayuda activamente a crear esa tensión.
• Dependencia: un inversor ‘grid-following’ es incapaz de funcionar si no hay una red previa a la que engancharse. Si la red se cae, el inversor se apaga. Los sistemas ‘grid-forming’ están diseñados para facilitar la operación en modo isla cuando las condiciones de la instalación y la regulación lo permiten.
• Reacción ante fallos: ante una anomalía, el sistema ‘grid-forming’ puede ajustar su potencia para estabilizar la frecuencia, mientras que el seguidor de red suele desconectarse para protegerse, lo que puede derivar en apagones mayores.

Roldán subraya que no se trata de que una tecnología sea mejor que la otra, sino de una necesidad evolutiva: “Si queremos tener una red y tenemos mucha generación renovable vamos a necesitar convertidores formadores. No todo pueden ser seguidores”.

Cómo la electrónica de potencia mejora la estabilidad de la red eléctrica

La electrónica de potencia es el “cerebro” que permite esta transición. A diferencia de los generadores convencionales, los convertidores electrónicos pueden reaccionar de manera casi instantánea, en milisegundos. Esta versatilidad permite implementar funciones que antes eran exclusivas de las grandes masas metálicas de las centrales de gas o carbón.

El doctor en modelado de sistemas de energía destaca que este cambio de paradigma es total. “Pasamos de sistemas basados en máquinas a sistemas basados en electrónica”, afirma Roldán. Esta nueva física de red permite ajustar la respuesta del sistema mediante la modificación de algoritmos de control, algo impensable en una máquina rotativa tradicional. Pero, como todo cambio estructural, acarrea una serie de costes económicos, advierte el experto. A su juicio, exigir capacidades de ‘rid-forming’ obliga a diseñar convertidores que soporten más corriente y condiciones más exigentes, lo que “deriva en convertidores que son más caros” y tiene un “impacto importante sobre aspectos económicos”, señala Roldán.

Un concepto técnico fundamental es la inercia sintética. Esta permite que los convertidores electrónicos con control ‘grid-forming’ reaccionen ante cambios bruscos de frecuencia de forma similar a las máquinas síncronas tradicionales.

Para ello pueden apoyarse en sistemas de almacenamiento, aunque no todos los esquemas ‘grid-forming’ requieren necesariamente baterías.

Ventajas del ‘grid-forming’ en sistemas eléctricos con alta presencia de renovables

A medida que países como España avanzan hacia un sistema eléctrico con una mayor presencia de energía solar y eólica,  el ‘grid-forming’ gana protagonismo. No obstante, como asegura Roldán, esta tecnología “no es la solución global a todos los problemas de la red, es una pieza más, una pieza esencial pero no la única”.

Estas son sus ventajas:

• Resiliencia y ‘blackstart’: una de las capacidades más críticas es el “arranque desde cero” o ‘blackstart’. Tras un colapso total del sistema, los activos ‘grid-forming’ pueden contribuir a acelerar los procesos de recuperación del suministro en determinados escenarios, permitiendo que el suministro se restablezca en tiempos récord.
• Soporte en puntos de la red con menor capacidad de soporte técnico: en zonas alejadas de las grandes líneas de transporte, esta tecnología mejora el perfil de tensión, evitando fluctuaciones que podrían dañar equipos industriales o domésticos.
• Continuidad energética: bajo el principio de ‘grid-forming’, en caso de producirse una anomalía o fallo puntual, la inyección de energía continúa, lo que garantiza la estabilidad del sistema.
• Hibridación con almacenamiento: la tecnología alcanza su máximo potencial cuando se combina con baterías de última generación. “El uso de baterías da muchísima flexibilidad al ‘grid-forming’. Las baterías pueden cargarse o descargarse a demanda de una manera rapidísima”, detalla Roldán.

¿Dónde se utiliza el ‘grid-forming’? Microrredes, baterías y plantas renovables

Las microrredes son redes eléctricas a pequeña escala que pueden funcionar desconectadas de la red principal, lo que las ha convertido en el laboratorio perfecto para esta tecnología. En estos entornos aislados, el uso de convertidores ‘grid-forming’ es esencial desde hace años, ya que alguien debe establecer la señal eléctrica para que el resto de componentes se sincronicen.

Este concepto está escalando a las grandes plantas solares y eólicas, pero es un proceso con dificultades técnicas. Roldán advierte que operar una planta fotovoltaica pura en modo ’grid-forming’ puede obligar a trabajar por debajo de su punto de máxima potencia para tener un margen de reacción, lo que afectaría a su rentabilidad económica. Y este no es el único reto.

Retos regulatorios y económicos para desplegar el ‘grid-forming’

Este experto señala que todas las plantas renovables actuales en España se diseñaron como ‘grid-following’ porque era lo que exigía la ley en su momento, afectando de manera directa a los costes de los proyectos. Al estar la normativa ‘grid-forming’ aún en desarrollo, hay un vacío regulatorio y financiero que los inversores deben afrontar.

Por ello, el futuro más inmediato reside en la hibridación. Las plantas renovables de última generación integran sistemas de almacenamiento masivo. Los avances siguen sucediéndose en materia de almacenamiento con baterías que son capaces de integrar cada vez más densidad energética en contenedores cada vez más reducidos. Estas baterías, actuando bajo un control ‘grid-forming’, absorben las fluctuaciones del sol o el viento y proporcionan a la red la estabilidad que antes solo daban los combustibles fósiles.

La integración de la inteligencia artificial en la gestión de la red eléctrica puede ayudar en la predicción de las necesidades del sistema y en la gestión óptima de los flujos de energía almacenada. Aunque Roldán destaca que, de momento, en el campo del ‘grid-forming’ no ha habido una implantación sistemática de esta herramienta.

El camino hacia una red 100% renovable depende de la adopción ordenada y regulada del ‘grid-forming’, como recoge un informe técnico de ENTSO-E, la Red Europea de Operadores de Sistemas de Transmisión de Electricidad. Algo que también está estudiando la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia en su propuesta de resolución de modificación de procedimientos de operación eléctricos PO7.4 y PO14.4. Como advierte Roldán, es necesaria una labor pedagógica para que la sociedad entienda que estamos ante un cambio de paradigma: “Harán falta muchos cambios regulatorios y tecnológicos durante muchos años para que esto acabe funcionando bien”.

Claves del ‘grid-forming’

• Ayuda a estabilizar redes con alta penetración renovable.
• Puede operar en modo isla.
• Facilita servicios de inercia sintética.
• Mejora la resiliencia eléctrica.
• Se beneficia de la integración con baterías.