La generacion distribuida

La crisis energética y la lucha contra el cambio climático han propiciado el desarrollo de la generación de energía distribuida. ¿Pero qué es la GD?

El uso de sistemas de generación como las pequeñas hidroeléctricas o la electrificación rural han crecido enormemente en los últimos años. Las pérdidas en la distribución obligaron a ir transportando la energía a voltajes cada vez más elevados.


En los tiempos modernos la generación se caracteriza por:

Muy pocas plantas nuevas de generación son construidas (mayoritariamente de carbón).
Poca expansión del sistema de transmisión.
Procesos caros para construir nuevas plantas por las restricciones ambientales.
El crecimiento energético ya no es tan grande como antes ( ~ 3 – 4 %).
Los productores de energía independientes construyen turbinas de gas de ciclo combinado (50 – 150 MW) y venden energía a las grandes distribuidoras.
Cogeneración – Muchas plantas pequeñas energéticas de tipo industrial (rango 1 – 30 MW).
Pequeñas hidroeléctricas (100 kW – 5 MW).
La generación distribuida se plantea cuando los países empiezan a desregular la industria de la energía eléctrica.

A) EL ENFOQUE TRADICIONAL

Tradicionalmente, los sistemas de generación se desarrollaban bajo el concepto de estación de generación central. Generadores muy grandes producen energía a un coste que es menos de la mitad que las pequeñas unidades de generación. Cuanto más grande es el generador más económica es la energía producida.

B) ¿QUÉ ES LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA?

En los últimos diez años, sin embargo, por numerosas razones, el margen económico entre las unidades grandes y pequeñas ha decrecido considerablemente.




Un ejemplo de cómo cambia el coste de producción de energía en función de la capacidad total de generación lo vemos en la siguiente figura, que corresponde a estudios propios realizados con centrales hidroeléctricas. Como vemos, el precio baja drásticamente conforme aumenta la capacidad total de la central hasta estabilizarse.

Los pequeños generadores y sistemas de almacenaje de energía trabajan en un rango típico que va de 1 kW a 50 Mw o más grandes. Son sistemas que se encuentran diseminados por toda la red y se conectan al sistema de distribución. De esta forma se produce energía en todo el sistema de distribución.

Otras características de los sistemas DG son las siguientes:

Recientes desarrollos tecnológicos propician nuevas aplicaciones.
Abundante disponibilidad de gas natural.
Tamaño de unidades de 50 – 60 Mw muy común.
Tiempo de construcción corto.
Disponibilidad y fiabilidad del suministro eléctrico.
Impacto en el sistema de generación de energía moderno.
Coste de generación de ciclo combinado de US $ 400/kW.
Buena solución a corto plazo.
La generación distribuida comprende:


Generadores diesel (5 kW – 25 MW).
Turbina de combustión (10 MW – 50 MW).
Turbina de ciclo combinado (50 MW – 150 MW).
Hidroeléctricas de pequeñas caídas (10 kW – 5 MW). Costes de 1.200 a 6.000 $/kw.
Unidades de cogeneración (1 MW – 5 MW).
Eólicas (10 kW – 2 MW).
Energía solar térmica ( 5 – 10 MW).
Fotovoltaica (Hasta 500 kW). Coste de unos 5.000 $/kW.
Biomasa. El tamaño económico va de 10 a 30 MW.
Geotérmica.
Gradiente del océano.
Energía mareal.
Sistemas híbridos.
Células de combustibles. Costes entre 2.000 y 3.000 $/kW.
Una vez que conocemos la generación distribuida vamos a avanzar en algunas cuestiones claves que nos ayudarán a entender el enorme potencial que tiene su desarrollo.

C) CORRIENTE ESTATUS DE PROSPECCIÓN DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

La energía ha estado dominada hasta ahora por muy pocos grupos grupos económicos, amparados por grandes capacidades de inversión y normalmente monopolios regionales. Pero la liberalización ha ido haciendo aparecer nuevos agentes pues se posibilita invertir a menor escala en la generación y se potencian las ayudas públicas a la generación distribuida.

Entre las tecnologías de generación distribuida, la más importante en términos de capacidad de generación es la denominada de ciclo combinado o cogeneración, por la que se produce tanto electricidad como vapor en el punto de utilización y a la vez permite la generación de emergencia cuando la red no es lo suficientemente estable. Las plantas de cogeneración eran inicialmente grandes instalaciones, pero más recientemente se han desarrollado nuevas tecnologías que permiten abordar proyectos de microgeneración.

En estas plantas el gas natural es el principal combustible, aunque vienen cobrando importancia otros combustibles como el carbón y la biomasa. Cuando la cogeneración se utiliza como apoyo los combustibles más comunes son el diesel y la gasolina.

Las tecnologías renovables han irrumpido con fuerza en el sector de la generación distribuida en los últimos años, especialmente la energía eólica y los sistemas fotovoltaicos. También cobran importancia las células de combustible y las microturbinas como tecnologías emergentes de alta eficiencia energética.

Pero el mayor impulso de la generación distribuida procede sin duda del incremento en los precios de los combustibles fósiles que han propiciado que muchas tecnologías de generación distribuida sean rentables incluso donde hay disponibilidad de energía eléctrica convencional.

También en los lugares donde los costes de la energía son elevados durante las horas de consumo pico la generación distribuida son una solución interesante. Esto ocurre en los mercados competitivos donde los precios varían de hora en hora y son altos durante los picos de demanda.

Evidentemente, en regiones aún no electrificadas la generación distribuida es la solución óptima.

D) BENEFICIOS Y RIESGOS DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

Los propietarios de unidades de generación distribuida pueden individualmente beneficiarse de cambios estructurales que permiten que las actividaes de generación de energía se integren en las redes de distribución.

La incorporación de productores de energía a una red de distribución convencional realza la fiabilidad del suministro de energía, y reduce la necesidad de inversiones en transmisión y distribución que sirven a la demanda creciente.

Si los generadores distribuidos operan en situaciones en los que sus costes son más bajos que los de la energía centralmente suministrada, los costes del suministro caen. Esta situación ocurre normalmente durante periodos de uso de la electricidad pico. Producir energía cuando la demanda de un país es máxima es de gran importancia porque hace innecesaria la construcción de nuevas plantas de generación que satisfagan los picos de demanda. La disponibilidad de energía adicional durante los periodos pico puede ayudar a realzar la fiabilidad del sistema de sumistro.

Otra ventaja de la generación distribuida a escala global es que su potenciación hace innecesaria la construcción de nuevas redes de distribución y transformadores y en muchos países disminuye la vulnerabilidad a problemas con las principales fuentes de suministro. Hemos hablado de estos problemas que actualmenta están acuciando a un buen número de economías emergentes. Apostar por la generación distribuida es desde luego conseguir disminuir la vulnerabilidad a los cortes en el suministro al reducir la congestión del sistema.

En nuestra opinión, la generación distribuida junto con la eficiencia energética son las dos mejores políticas energéticas que pueden acometerse en economías en expansión.

Respecto a los riesgos de la generación distribuida, el más importante surge cuando la cuota de producción alcanza niveles que no son tolerados por los sistemas de distribución. Venimos hablando de ello en varios artículos. No obstante este problema sólo aparece en los países donde las tecnologías de generación distribuida están bien maduras.

Plantas Electricas,Transfer,

Las Plantas de Emergencia permanentes se instalan y forma parte del sistema eléctrico general y proveen energía según su aplicación. Una vez que falla la energía comercial y la planta de emergencia alcanzó sus condiciones normales de operación, el switch de transferencia (Transfer) conecta la carga seleccionada a la planta de emergencia al mismo tiempo que evita que la planta regrese la electricidad a la línea comercial y protege al generador contra daños después de que la energía comercial es restaurada.

En la tecnología utilizada por nuestros fabricantes en el diseño y fabricación de las Plantas de Emergencia se demuestra que la calidad es evidente y alcanzada hasta en los mas mínimos detalles. A continuación algunos ejemplos:

• Sistema cerrado de enfriamiento implementado para prevenir la corrosión y que incluye tapones de presión con tanque de expansión para evita que entre el aire al sistema.

• Apagado por falta de anticongelante para prevenir el efecto de fugas lentas, los sensores apagan el equipo si los niveles de anticongelante caen por debajo del nivel permitido.

• Apagado por alta temperatura para prevenir el sobrecalentamiento del sistema.

• Mangueras resistentes a la luz ultravioleta las cuales son fabricadas con materiales resistentes a los efectos degradantes de la luz ultravioleta.

• Precalentadores de alta calidad y de baja capacidad eléctrica que están diseñados para dar confiabilidad de encendido y durabilidad.




• Terminales protegidas contra la corrosión además de incluir un aislante para protección mecánica.

• Alternadores recargadores de baterías de trabajo rudo.

• Tarjeta de control cubiertas con capa protectora para prevenir corrosión ambiental y daños mecánicos.

• Protección contra sobrevoltaje que protege contra picos de voltaje incrementando la confiabilidad del generador y sus controles.

• Blindaje magnético Todas las unidades están equipadas y probadas con protección contra interferencia electromagnética (IEM).

• Fusibles de protección en todas sus tarjetas

• El alambrado del alternador es de alta temperatura, con un margen extra de capacidad termal para aplicaciones de standby con cargas no-lineales de fase sencilla.

• Sistema de alambrado cubierto. Todo el alambrado esta protegido para prevenir daños mecánicos al alambre y conectores.

• Integridad estructural. Refuerzos integrados en las paredes interiores proveen fuerza y rigidez a todo el compartimento.

Plantas Electricas

• Cuando falla la energía eléctrica por periodos extendidos de tiempo debido a huracanes, terremotos, tornados, y otros desastres naturales, es muy benéfico contar con una planta de emergencia. • Uno de los puntos a considerar cuando se desea adquirir una planta de emergencia es que existen en una variedad muy amplia de capacidades (KW) y que el costo se incrementa proporcionalmente a la capacidad cuando se aumenta el numero de cargas conectadas. • Es importante determinar apropiadamente la capacidad de la planta de emergencia, una vez que se sobrecarga y cae el voltaje puede dañar a algunos equipos conectados si estos no reciben la corriente necesaria. • Algunos switches de transferencia transfieren automaticante mientras que en otros debe de hacerse manualmente. Si el generador esta en funcionamiento y la electricidad comercial se restablece, ésta no podrá alimentar a los circuitos aislados por el switch de transferencia hasta que el generador se apague y se retransfiera su carga a la posición normal. • Es importante ventilar correctamente los gases quemados de la planta de emergencia. Una buena instalación del escape podría evitar algún grado de intoxicación al personal de mantenimiento.

El control del fouling

Los costes de mantenimiento de turbinas con problemas de fouling son muy elevados, pero pese a ello este problema no se tiene siempre en cuenta cuando se realizan inversiones en turbinas de gas. Muchas turbinas de gas existentes están equipadas con sistemas inadecuados de filtración del aire de admisión, y el operador acaba pagando mucho más en costes de operación adicionales.
Muchos de los sistemas de filtración de aire operando hoy en día no son capaces de ofrecer a las turbinas de gas la protección requerida. Para solucionar este problema, y aumentar el rendimiento de las turbinas de gas es necesario estudiar cuidadosamente las condiciones ambientales en las que opera la turbina y diseñar sistemas de filtración adecuados a las condiciones de funcionamiento. Sistemas de filtración alternativos, basados en la tecnología de velocidad baja a media pueden ser apropiados para manejar cargas de polvo o sal y mejorar la eficiencia de la turbina. De esta forma puede conseguirse mantener limpia la turbina de gas y asegurar una mejora del rendimiento y la fiabilidad. Las turbinas de gas limpias operan eficientemente y con menor impacto medioambiental.

Aplicacion de Bombas Meganorm en barcos y lucha contra el fouling en tuberias.

La sentina Es el espacio en la parte más baja de la sala de maquinas.Tiene por objeto recolectar todos los líquidos aceitosos procedentes de pequeñas pérdidas en tuberías, juntas, bombas que pudieren derramarse en ese espacio como consecuencia de la normal operación de la planta propulsora.

La bomba Meganorm ha sido usada por algunos clientes para el achique de estas aguas. La recomendacion es el uso de impulsores

Diseño: Mono-etapa, tipo cuerpo de rodamientos, carcasa partida radialmente
tipo “back-pull-out”, rodete radial cerrado instalación horizontal, succión axial
y descarga radial, sello mecánico del eje o prensa estopa montado sobre
casquillo.

Aplicación:

Riego, suministro de agua, sistemas de calefacción y aire acondicionado,
sistemas de refrigeración, transporte de condensado, piscinas, drenaje de agua
y otras aplicaciones industriales y rurales.

CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA

En el caso de los grupos electrógenos automáticos incluyendo (Sincronía) el control tiene integrado un circuito de control de transferencia control Por medio de programación se implementan
las funciones de transferencia (tiempos, configuración de operación) y ajustes como sean necesarios para cada caso, en particular. El circuito consta de:

a) Sensor de voltaje trifásico del lado normal, y monofásico del lado de emergencia.
b) Ajuste para el tiempo de:
- Transferencia.
- Retransferencia.
- Enfriamiento de máquina.
- En caso de ser sincronía (tiempo de
sincronía y configuración de
operación.)
c) Relevadores auxiliares.
d) Relevadores de sobrecarga.
e) Tres modos de operación (manual, fuera
del sistema y automático).

PROTECCION Y CONTROL DE MOTOR.

El circuito del motor de arranque y protección de máquina consta de las
siguientes funciones:

a) Retardo al inicio del arranque (entrada
de marcha):
- Retardo programable (3 y 5 intentos).
- Periodo de estabilización del genset.

b) El control monitorea las siguientes
fallas:
- Largo arranque, baja presión de aceite, alta temperatura, sobre y baja velocidad, no-generación, sobrecarga, bajo nivel de combustible, nivel de refrigerante (opcional), paro de emergencia y cuenta con algunos casos de entradas y salidas programables dependiendo del control que se use.

c) Solenoides de la máquina:
- Solenoide auxiliar de arranque (4x).
- Válvula de combustible. O contacto para alimentar ECU en caso de ser electrónica
d) Fusibles (para la protección del control y medición).
e) Cuenta con indicador de fallas el cual
puede ser:
• Alarma audible
• Mensaje desplegado en el display
• Indicador luminoso (tipo incandescente o led)