EERR Eficiencia Energetica T2

7/24/2019 EERR Eficiencia Energetica T2

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Ediciones Roble, S.L.

TEMA 2

Sector Energtico

NDICE

I. INTRODUCCIN A LA ESTRUCTURADEL SECTOR ENERGTICO

II. OBJETIVOS

III. PROCESOS INDUSTRIALES DELSECTOR ENERGTICO

IV. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIN

V. GESTIN DE LA DEMANDA

VI. RESUMEN DEL TEMA

AUTOEVALUAC I N

AU TOEVALUA CI N - SOLUCI N

AHORRO YEFICIENCIAENERGTICA

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TEMA 2. SECTOR ENERGTICO

AHORRO Y EFICIENCIAENERGTICA

REA DE ENERGASRENOVABLES

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I. INTRODUCCIN A LA ESTRUCTURA DEL SECTOR

ENERGTICO

En general, la tendencia legislativa actual en este sector se centraen la planificacin de las redes de transporte, como se ver, aunqueno es raro encontrar numerosas tcnicas de mejora de la eficienciams relacionadas con el sector industrial y las mejores tcnicasdisponibles (MTDs). stas ltimas corresponden a una etapa previade la planificacin, coincidente con la redaccin de la E4, en la que setrat de fomentar una renovacin de las instalaciones sin incidir tanto

en los aspectos relacionados con la planificacin como s se hizo msadelante en los respectivos planes de accin PAE4 y PAE4+.

Y es que los procesos de transformacin de las materias primas yde generacin de electricidad, as como las tecnologas que seemplean son en esencia industriales y muchas de las tecnologas soncomunes a otros subsectores industriales, independientemente delproceso en el que se engloben. Estas tecnologas se llamanhorizontales. En el caso de tecnologas concretas de un proceso o

industria se habla de tecnologas especficas.En la actualidad el fomento de la eficiencia se enfoca a una gestin

integrada de todas las fases del ciclo de la energa. Por este motivo lagestin de la demanda requiere tener en cuenta aspectos del ahorroy la eficiencia de todos los sectores, aunque no se mencionen aqu deforma especfica, ya que dada la multiplicidad de usos que puedentener las distintas formas de energa, sta fase se estudiar en lostemas siguientes (Industrial, Agrario, Residencial, Transportes).


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II. OBJETIVOS

El presente tema pretende que el alumno llegue a:

Comprender la estructura y gestin del sector energtico. Conocer las medidas incluidas en la legislacin para el sector. Conocer los aspectos del sector con mayor potencial de mejora

de la eficiencia. Conocer algunas de las tcnicas ms innovadoras de ahorro y

eficiencia.


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III. PROCESOS INDUSTRIALES DEL SECTOR

ENERGTICO

1. Refino

A pesar de ser escassimas las reservas de petrleo en sueloespaol, el consumo de productos derivados del petrleo alcanzaba el57,7% del total de energa consumida en Espaa en 2005. Losproductos petrolferos son las gasolinas, querosenos, gasleos,fuelleos y gases licuados de petrleo (GLP).

Espaa es el mayor consumidor de GLP de Europa con 13 millonesde consumidores, principalmente pertenecientes al sector residencial,aunque se espera una disminucin del consumo a favor del gasnatural. Las gasolinas, querosenos y gasleos se empleanmayoritariamente en el sector transporte.

La Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energtica (MITYC, 2003),cuando estudia el sector petrolfero, enfoca las medidas de ahorro ala etapa de refino. Las medidas trazadas se orientan en dos sentidos

que tienen una clara vocacin industrial:

1.1 Tecnologas horizontales para la eficiencia en el refino

Sustitucin de las calderas de vapor antiguas, por lo comninstaladas en la dcada de los sesenta o incluso antes, porotras de diseo moderno con mejor rendimiento energtico.

Mejora en el control de la combustin: purificacin del

combustible, mejora de quemadores, optimizando la relacinaire/combustible, etc.

Redes de vapor y condensado: estas redes, por su longitud y lapresin y temperaturas que transportan, tienen un importantepotencial de disipacin energtica por lo que su correctagestin ofrece interesantes oportunidades de ahorro. Algunasde las posibles actuaciones pueden ser la eliminacin de lneasfuera de servicio, programas de mantenimiento del aislamiento

y los purgadores, utilizacin del vapor de calentamiento al


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menor nivel de presin posible, maximizacin de larecuperacin de condensados, etc.

Mejoras en los sistemas de refrigeracin: torres y sistemasauxiliares.

Redes de antorcha: las antorchas son principalmente elementosde seguridad como quemadores de gases en situaciones deemergencia, aunque debido a la gran cantidad de vlvulas delsistema de antorcha, siempre existe un flujo de gas que sequema innecesariamente. Actualmente se promueven los equipos

de recuperacin de estas corrientes sistemticas de prdidas. Gestin de vapor: reformas y mejoras en los equipos antiguos

para la mejora de las prestaciones, medidas para el fomentodel abastecimiento del exterior del vapor, que se genera conmayores rendimientos

1.2 Procesos productivos para la eficiencia en el refino

Recuperacin de calor de hornos: estos equipos, por ser losequipos que ms energa consumen son, un objetivo primordialde los programas de ahorro. El objetivo es conseguir que laeficiencia de los hornos sea mayor del 87%.

Otras recuperaciones de calor: por las mltiples corrientes decalor existentes en las plantas, lo habitual es encontrar lospotenciales de ahorro mediante un estudio de optimizacin. Unejemplo son las tcnicas de pinzamiento (Pinch en ladenominacin inglesa).

Mejoras en intercambio trmico: existen algunos problemasrecurrentes cuya solucin se considera prioritaria, como lalimpieza de las superficies de intercambio de calor, la mejoradel intercambio de calor en las unidades de destilacin, etc.

Mejoras en la destilacin: recuperacin de gases, etc.

Optimizacin de los sistemas de control de los sistemas deproduccin y auxiliares.


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Compresores y turbinas especficos del proceso de refino:renovacin de las instalaciones para el ajuste a las condicionesactuales de trabajo, ya que en muchos casos los sistemas sehan ido adaptando a la evolucin de la demanda.

Tambin se incluyen otras medidas especficas del sector refino:

Proyectos I+D para el desarrollo de catalizadores, utilizacin denuevos materiales, etc. Algunas de las lneas de investigacin son:

- Mejora en catalizadores.

- Estudio en planta piloto de condiciones ptimas de operacin.

- Simulacin de operaciones para su posterior anlisis.

- Control de los procesos.

- Nuevos lubricantes.

- Mejora de las propiedades de combustibles y carburantes.

- Nuevas aplicaciones de los productos.

Nuevos procesos productivos energticamente ms eficientes.

Desarrollo y aplicacin de nuevas tecnologas sobre sistemas deinformacin, programacin y control de las operaciones. Estasmejoras permitiran optimizar los distintos esquemas deproduccin, distribucin y comercializacin de las empresas

petroleras, lo que tendra como consecuencia una mejora en laeficiencia energtica.

Las medidas anteriores tenan un plazo previsto de 3 aos deaplicacin. En el PAE4+ se incluye una medida para el sector delrefino de petrleo que consiste en la continuacin de la actividad dela Comisin Mixta de seguimiento del sector. Esta medida comenzadacon el Plan de Accin de Eficiencia 2005-2007. El presupuesto

destinado a la realizacin de esta medida es de 90.000 euros para el


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perodo 2008-2012, y el ahorro esperado es de 2.242 ktep. Lastareas de esta comisin son:

Seguimiento de las medidas tcnicas propuestas en la E4durante el perodo 2008-2012

Incorporacin de nuevas medidas de mejora de la eficienciaenergtica.

Desarrollo e implantacin de un sistema de medicin del ahorroenergtico a partir de un clculo indirecto basado en datos en

una primera fase, as como el posterior desarrollo de unsistema basado en mediciones representativas.

Elaboracin de informes semestrales acerca del seguimiento deinversiones y ahorros energticos conseguidos

Realizacin de posibles estudios tcnicos y/o publicacionessobre actuaciones de ahorro y eficiencia energtica en refino depetrleo.

2. Generacin elctrica

El sector de la energa elctrica tiene algunas caractersticas queinfluyen mucho en la forma en que se gestiona:

El mercado est regulado.

La calidad y la fiabilidad son fundamentales.

Requiere instalaciones fijas muy costosas.

Las instalaciones deben estar dimensionadas para lasdemandas mximas que se puedan producir.

Tiene el problema de que la energa no es acumulable, por lo quela produccin se debe acompasar al consumo en todo momento.


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Desde 1980, la generacin de electricidad se acoge a dosregmenes: Ordinario y Especial, regulados inicialmente por la Ley80/1980, de Conservacin de la Energa, y actualmente por la Ley54/1997 de 27 de noviembre, del Sector Elctrico, y el Real Decreto661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad deproduccin de energa elctrica en rgimen especial.

Se puede decir que en rgimen ordinario se agrupan los tipos degeneracin que emplean fuentes de energa primaria convencionales,y en rgimen especial los que utilizan como fuente primaria energasrenovables, o tecnologas de alta eficiencia energtica, como la

cogeneracin. Concretamente se acogen a cada rgimen:

Rgimen ordinario: instalaciones obligadas a ofertar en elmercado de produccin, excluidas las menores de 50 MW quepertenecen al rgimen especial. Estn dentro de este rgimenlas centrales nucleares, de carbn, de fuel, de gas natural, ehidroelctrica mayor de 50 MW.

Rgimen Especial: instalaciones de produccin de energaelctrica cuya potencia instalada no supere los 50 MW y seencuentren en alguno de los siguientes casos:

- Instalaciones que utilicen la cogeneracin u otras formas deproduccin de electricidad asociadas a actividades no elctricassiempre que supongan un alto rendimiento energtico.

- Cuando se utilice como energa primaria alguna de lasenergas renovables no consumibles, biomasa o cualquiertipo de biocarburante, siempre y cuando su titular no realice

actividades de produccin en el rgimen ordinario.- Cuando se utilicen como energa primaria residuos no

renovables.

- Tambin tendr la consideracin de produccin en rgimenespecial la produccin de energa elctrica desdeinstalaciones de tratamiento y reduccin de los residuos delos sectores agrcola, ganadero y de servicios, con unapotencia instalada igual o inferior a 25 MW, cuando

supongan un alto rendimiento energtico.


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Rgimen Ordinario Rgimen Especial

Hidrulica Hidrulica (10-50 MW)

Nuclear Minihidrulica (< 10 MW)

Trmica convencional Elica

Biomasa

Biogs

Solar termoelctricaSolar fotovoltaica

Carbn

- Hulla+Antracita

- Lignito Pardo- Lignito Negro

- C. Importacin Residuos slidos

Fuel-Gas Cogeneracin

Ciclo Combinado

Tabla 1. Tipos de generacin que considerados en cada Rgimen de generacin elctrica

Los tipos de generacin del rgimen especial reciben primas,complementos y entran en el mercado de la energa bajo condicionesespecficas que los favorecen.

Los combustibles empleados en Espaa para la generacin deelectricidad son el carbn, los derivados del petrleo, el gas natural yel uranio. ltimamente, cada vez en mayor medida, se utilizanfuentes renovables como la energa hidrulica, elica, solar, biomasa

y aprovechamiento de residuos. En estos subsectores, a excepcindel hidrulico, se hace necesaria tambin la aplicacin de medidas deeficiencia, aunque es lgico que por su carcter innovador los nivelesde eficiencia de las instalaciones de renovables sean mayores que enotros sectores con instalaciones muy antiguas.

En el caso de la generacin elctrica se ha producido un aumentodel consumo especfico de combustible debido a una priorizacin de lagestin dirigida al ahorro econmico que a la eficiencia energtica.

Concretamente ha ocurrido que se han pospuesto operaciones de


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mantenimiento y renovacin de instalaciones que tienen rendimientosmenores para maximizar los ingresos por venta (MITYC, 2003).

La eficiencia en los procesos de generacin energtica en lascentrales nucleares depende del nmero de paradas demantenimiento que realicen, ya que el mayor o menor consumo deenerga primaria depende de estas paradas.

En la Estrategia E4 se hacan algunas recomendaciones en cuanto amedidas de ahorro y eficiencia. stas se clasificaban segn los tiposde mejoras tecnolgicas fueran los especficos para los procesos de

generacin, o genricos para cualquier proceso.Muchas de las medidas que se pueden adoptar en la generacin

elctrica son tcnicas de carcter industrial. Por este motivo, se explicanlas posibles mejoras en la eficiencia de forma especfica a cada tipo decentral de generacin (Trmica, Hidroelctrica y Nuclear).

Se incluye despus un apartado especfico de investigacin ydesarrollo. Este aspecto toma un peso preponderante en lageneracin y distribucin de electricidad, as como algunas nuevas

tecnologas, que se han incluido en el mismo apartado.

2.1 Centrales Trmicas

Una central trmica clsica genera energa a partir de lacombustin de carbn, fuel o gas en una caldera. En ella se generavapor a gran presin que se conduce hasta unas turbinas conectadasa un generador. Al llegar el vapor a las turbinas se produce laexpansin de ste, que hace mover los labes y as generar

electricidad. A continuacin se muestra un esquema de una centraltrmica convencional de carbn.


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Figura 1. Central trmica convencional de carbn. Fuente: Asociacin Espaola dela Industria Elctrica. UNESA.

2.1.1 Ciclo Combinado.En esta tecnologa, la energa trmica liberada del combustible se

aprovecha para la generacin de electricidad mediante dos ciclos, deturbina de gas, accionada por los gases de combustin y de turbina devapor accionada mediante vapor. El vapor se genera en una caldera derecuperacin de calor, donde se aprovecha la alta temperatura de losgases de combustin tras su paso por la turbina de gas.

En la figura siguiente se muestra un esquema de una central

trmica con ciclo combinado.


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Figura 2.Central de ciclo combinado. Fuente: UNESA.

El aprovechamiento del calor de los gases aumenta enormemente

los rendimientos respecto a las centrales habituales que nicamentedisponen de turbina de gas, pudiendo alcanzar rendimientos un 20%mayores. En la tabla siguiente se observan las mejoras en losrendimientos entre plantas trmicas con distintas tecnologas de gas(Gas turbine, Gas engine, Gas-fired boiler) y la integracin del ciclocombinado (CCGT). En columnas se especifican las eficienciaselctricas para plantas nuevas y existentes y por ltimo la eficienciaen el uso del combustible.


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Tabla 2. Eficiencia de plantas de combustin de gas con la aplicacin de las MTDs(Mejores Tcnicas Disponibles). Fuente: Large Combustion Plants. IPPC LCP, 2006

2.1.2 Cogeneracin

Consiste en la produccin de energa trmica y electricidad a partir dela combustin. La eficiencia energtica de la cogeneracin es muyelevada y tiene gran versatilidad, lo que facilita su aplicacin endistintos procesos, tanto industriales como de los sectores primario yterciario. Aunque la cogeneracin y otras nuevas tecnologas basadasen sta (trigeneracin y tetrageneracin) se explican con mayor detalleen el tema siguiente (Sector Industrial), se incluyen en este apartadoalgunas nociones bsicas y normativa relativa a esta tecnologa.

A continuacin se incluye un esquema de una central decogeneracin. Aunque en este caso se representa el uso de biomasacomo combustible, la base de funcionamiento es la misma que conotros combustibles.


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Figura 3.Esquema de los elementos de una central de cogeneracin con biomasa.Fuente: UNESA

El 72% de las instalaciones de cogeneracin del pas emplean el

gas como combustible, siendo el 55,3% del combustible empleado enlas plantas de cogeneracin gas natural de regasificacin frente al20,1% de fuel.

Esta tecnologa se est viendo reforzada desde los sectorespblicos mediante normativas desde hace ya ms de una dcada.

Real Decreto 2366/1994. Produccin con instalacioneshidrulicas, cogeneracin y renovables.

Real Decreto 841/2002. Instalaciones en rgimen especial:incentivacin de su participacin en el mercado de produccin,obligaciones de informacin y adquisicin por comercializadores.

Directiva 2004/8/CE sobre fomento de la cogeneracin.

Real Decreto 616/2007, sobre. fomento de la cogeneracin.


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La Directiva de fomento de la cogeneracin tiene como objetivosespecficos:

Consolidar las instalaciones existentes y fomentar nuevascentrales.

Crear el marco para que la cogeneracin de alto rendimientocontribuya al desarrollo sostenible.

El R.D. 661/2007, donde se incluye la descripcin de lasinstalaciones de cogeneracin que pueden acogerse al rgimenespecial, establece un complemento por alto rendimiento y condicionala entrada de algunas de las centrales de cogeneracin al rgimenespecial al cumplimiento de un rendimiento mnimo.

El fuerte peso de la cogeneracin se ve reflejado tambin en la E4,donde se considera la cogeneracin como un subsector del sectorenergtico. Las medidas que se presentaban iban orientadasprincipalmente a la renovacin de los equipos obsoletos y la aperturade nuevos campos de aplicacin de esta tecnologa.

En esta estrategia se comenta adems que la forma defuncionamiento de las plantas de cogeneracin ha respondido en losltimos aos a criterios de ahorro econmico y no energtico,trabajando con cargas parciales, lo que disminuye sensiblemente laeficiencia energtica.

Las medidas presentadas en el PAE4+ para alcanzar el objetivo de

desarrollo del potencial de cogeneracin son las siguientes:

Estudios de Viabilidad: el objetivo de esta medida, es hacerestudios que determinen la viabilidad tcnica, econmica yadministrativa de la aplicabilidad de un sistema de cogeneracin,teniendo en cuenta la normativa sobre cogeneracin, paraseleccionar la alternativa que suponga un mayor ahorro deenerga primaria. Las actividades en que se ha implantado la

cogeneracin de forma ms significativa son:


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SECTOR INDUSTRIAL SECTOR TERCIARIOAlimentacin, Bebidas y Tabaco Hospitales

Qumica HotelesPapel y Cartn Grandes superficies comercialesMinerales No metlicos Centros penitenciariosRefino de Petrleo Edificios InstitucionalesTextil, Cuero y Calzado

Fomento de nuevas instalaciones en actividades no industriales:medida orientada a plantas de cogeneracin de alta eficiencia de

potencia superior a 150Kwe que utilicen como combustible gasnatural o gasleo, incluyendo los sistemas de fro en los casos deplantas de trigeneracin (esta tecnologa se explica en el T3.Sector Industrial). Los sectores receptores son principalmente elterciario, residencial y comercial, incluyndose adems el sectorterciario para actividades de valorizacin de residuos.

Fomento de plantas de cogeneracin de pequea potencia:

promocin a la instalacin de sistemas de cogeneracin de

potencia menor o igual a 150 MWe e instalacin de una cantidadestratgicamente significativa de este tipo de plantas. Estosequipos permiten su introduccin en actividades con demandasenergticas limitadas, tpicas de sectores no industriales, aunquela medida se dirige a todos los sectores.

Auditoras energticas:la medida pretende analizar y evaluar elpotencial de mejora de la eficiencia energtica en las centralesoperativas, considerando aspectos de diseo tecnolgico ymejoras aplicables, as como su adaptacin al nuevo marcolegal. Aunque la medida se aplica indistintamente del sector alque pertenezca la planta de cogeneracin, es de mayoraplicacin en el sector industrial por ser en ste en el que seencuentran plantas de mayor antigedad.

Plan Renove de plantas existentes: se pretende la renovacin delos equipos para una mejora de los rendimientos y la eficienciapor un menor consumo de energa primaria sin disminuir laenerga final generada.


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2.1.3 Tecnologas especficas de Centrales Trmicas

A continuacin se recogen las medidas especficas para centralestrmicas recogidas en la E4. Algunas de ellas pueden extenderse aotras instalaciones industriales, por lo que se pueden encontrar en eltema siguiente (Tema 3. Sector Industrial).

Optimizacin de los sistemas auxiliares del foco fro: su objetivoes optimizar las prestaciones de los equipos y sistemasauxiliares del foco fro2 en instalaciones con torre de

refrigeracin. Los trabajos consistiran en la mejora o sustitucinpor nuevas tecnologas ms eficientes de los sistemas auxiliares(torre, relleno trmico, etc.)

Instalacin o modificacin de bombas: instalacin deturbobombas en circuito de alimentacin, sustituyendo a lasbombas de accionamiento elctrico. En otros casos se trata deInstalar equipos variadores de velocidad en las motobombas,para incrementar el rendimiento de las mismas y eliminar las

prdidas de regulacin que se producen en el modo actual. Aprovechamiento del calor de la purga continua: con esta

tcnica se aprovecha el calor latente del vapor que normalmentese enva a la atmsfera. Consiste en desviar el vapor del colectorde expansin de purgas, que en funcionamiento normal evacuaal exterior la purga continua de la caldera, para emplearlo enprecalentadores de aire.

Sustitucin de clasificadores en los molinos de carbn: los

clasificadores, situados en la salida de la mezcla de aire y carbndesde los molinos hacia los quemadores, tienen como misinrechazar y devolver hacia el molino las partculas de carbn cuyotamao supera el adecuado para garantizar una combustincompleta. Los clasificadores dinmicos son ms efectivos y

2Foco fro: en el caso de una mquina trmica motora, los procesos en los que seintercambia energa trmica son: a) De absorcin de calor de un foco externo atemperatura elevada denominado foco caliente. b) De cesin de calor a un foco

externo a temperatura ms baja denominado foco fro.


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mejoran el rendimiento de la caldera por reduccin de lacantidad de combustible inquemado3en las cenizas y escorias.

Instalacin de ceniceros secos: se trata de la instalacin de unsistema de extraccin de escorias por va seca, con lo que seahorrara el consumo de servicios auxiliares de las bombas detransporte y de arrastre de escorias y se mejorara la eficiencia de lacaldera (se aprovecha el calor de las escorias en lugar de perderlo).

Variadores de frecuencia/velocidad para grandes motores: losmotores de ventiladores de tiro de aire cuando operan a bajas

cargas tienen una prdida de eficiencia importante. Losvariadores de frecuencia, al facilitar el control de velocidad ypar, permiten regular el caudal de aire eliminando la prdida decarga en la aspiracin y reducen as el consumo elctrico demanera notable.

Optimizacin de la eficiencia de los turboalternadores: lasturbinas del actual parque de generacin trmica tienen diseosde los aos 70 o anteriores. En la actualidad existen tecnologasavanzadas para las turbinas de generacin trmica que mejoranla eficiencia de manera notable, incrementan la fiabilidad yalargan la vida del equipo, que es el ms crtico de la planta.

Monitorizacin de la combustin: se emplea instrumentacinavanzada capaz de facilitar un mayor rigor en los ajustes delproceso, lo que conlleva una mejora notable de la eficiencia. Enocasiones esta mejora de la monitorizacin se puede extender aotros procesos, desde el muestreo a la molienda, flujo decombustibles en caldera, combustin, distribucin de aire y color

en el hogar, anlisis de inquemados, etc.

Sistemas de control de la turbina: se emplea en centralestrmicas convencionales dotadas de Turbotrol consiguiendo unamejora en la eficiencia de la turbina.

3 Inquemados (combustibles): Combustibles que no completan el proceso decombustin en una caldera debido a una carencia de oxgeno o una mezclaincorrecta de combustible y aire.


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2.2 Centrales Hidroelctricas

Tecnologas especficas de Centrales Hidroelctricas: Instalacin de grupos turbina-generador en Presas que

suministran caudales ecolgicos obligatorios: se propone elaprovechamiento de las presas que deban cumplir este caudalmediante la construccin de centrales hidrulicas cuyo caudal dediseo sea el correspondiente a estos flujos.

Cambio de Rodetes:sustitucin de los rodetes y de los equiposauxiliares de las centrales hidrulicas en general con ms de 20

aos de funcionamiento para llegar al lmite de potencia de losalternadores existentes. El nuevo diseo de rodetes incrementael caudal turbinado y mejora el rendimiento hidrulico. Tambinse incluyen mejoras en los equipos actuales de algunasinstalaciones. Se obtienen mejoras de rendimiento del 4-6%.

Tecnologas horizontales:

Mejoras de eficiencia en sistemas de alumbrado: instalacionesde sistemas de alumbrado de bajo consumo en centrales

hidroelctricas consiguiendo una ptima iluminacin de acuerdoal uso, complementndolo con sistemas de control deiluminacin por presencia.

2.3 Centrales Nucleares

Con las medidas incluidas para las centrales nucleares se pretendaoptimizar el rendimiento del circuito secundario de la central. Se

puede encontrar una somera descripcin del circuito secundario deuna central nuclear en el glosario, baste decir aqu que se tratabsicamente de un circuito de circulacin de agua con paso a travsde turbinas para la generacin elctrica. Los cuatro grupos en que secompilan las actuaciones incluidas en este apartado en la E4 son:

Actuaciones en turbina: el objetivo es la sustitucin de los rotores yla optimizacin de sus componentes y sistemas auxiliares.

Sustitucin de equipos principales: se contempla la sustitucin

de los calentadores de agua de alimentacin, etc.


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Mejora del proceso: se incluyen actuaciones encaminadas aoptimizar los controles y operacin de diversos sistemas.

Reduccin de consumos auxiliares: se contempla la utilizacin devariadores de velocidad en los motores de las bombas derecirculacin as como diversas actuaciones en diferentesmotores, vlvulas y compresores con el objeto de disminuir elconsumo de los sistemas auxiliares.

2.4 I+D+i

En la E4, adems de las medidas anteriores, tambin se proponanalgunas lneas de investigacin, que a continuacin se enumeran:

Aprovechamiento del calor latente de la combustin.

Aumento del quemado de combustible en centrales nucleares.

Otras lneas de investigacin en centrales trmicas,hidroelctricas y nucleares, as como investigacin en tcnicas

de almacenamiento de energa en bateras avanzadas. Porltimo se propone la investigacin en aprovechamiento de laelectricidad producida en horas valle de demanda para lageneracin de hidrgeno como fuente de energa limpiamediante pilas de hidrgeno (ver glosario), que ayudaran a lageneracin elctrica en las horas punta de demanda, con elconsecuente ahorro energtico que esto supone.

Desde el hace tiempo se viene fomentando la investigacin en

temas energticos desde la Unin Europea. En el 5 Programa Marcode investigacin (1998-2002), se inclua un proyecto para lainvestigacin de la acumulacin de energa que contaba con unpresupuesto de 45,31 millones de euros. En el programa de trabajopara 2008 se prevn proyectos de investigacin en clulas dehidrgeno y de combustible y para tecnologas limpias del carbn.Otros proyectos van orientados a la distribucin y transporte deenerga, por lo que se vern en el apartado siguiente.


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2.5 Tecnologas limpias del carbn, GICC y secuestro de CO2

Las tecnologas limpias del carbn se perfilan en la actualidadcomo una posible alternativa de futuro a las centrales trmicastradicionales, aunque hay que decir que algunas de estas tecnologasse pueden aplicar tambin a otros combustibles.

Si bien a da de hoy las tecnologas an estn por perfeccionarsehasta conseguir mayores eficiencias y menores costes de operacin,tienen la ventaja de que su fuente de combustible, el carbn, nopresenta problemas de escasez. Adems son tecnologas ms limpias

que las tradicionales del carbn, por lo que permitiran el empleo deesta fuente de energa limitando en cierta medida su contribucin alproblema del cambio climtico.

Gasificacin del carbn: reaccin del carbn con oxgeno y vaporde agua en una atmsfera reductora que da lugar a la formacinde CO, H2 y CH4 como gases combustibles. El gas resultante sellama gas sinttico. Esta tecnologa requiere una elevadainversin. El rendimiento energtico es del 45%.

Figura 3. Esquema simplificado de gasificacin del carbn.Fuente: La Energa y su impacto ambiental. Ibez, M.


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Licuefaccin del carbn: se trata de un proceso qumico por elcual el carbn es convertido en una mezcla de hidrocarburoslquidos. Aunque este proceso se puede hacer de forma directa,lo ms habitual es realizar el proceso indirecto, es decir, con unagasificacin previa.

Para la licuefaccin indirecta es necesario un catalizador,elemento ms caro del proceso. En el caso de la licuefaccindirecta, el proceso se basa en la mezcla de carbn pulverizadocon un solvente, seguido de la adicin de hidrgeno a altatemperatura y presin en presencia de un catalizador. La calidad

de este proceso es menor que en la licuefaccin directa yadems requiere una unidad de produccin de hidrgeno.

Combustin en lecho fluido: la combustin se produce en el senode una masa que se mantiene fluida gracias a un flujo de aireque la atraviesa, produciendo remolinos en el material queconforma el lecho, favoreciendo as la mezcla entre elcombustible y el aire y la transferencia de calor generado en lacombustin. El lecho se forma por cenizas, piedra caliza y el

combustible, que supone aproximadamente un 2-5% del pesototal. Las temperaturas a las que se produce la combustin(entre 850-900 C) evitan la fundicin del lecho. Este tipo decombustin se emplea en algunas centrales de incineracin deresiduos slidos urbanos.

Algunas de las tecnologas limpias de carbn se pueden combinar conla cogeneracin y el ciclo combinado. La propuesta ms significativa es

la Gasificacin Integrada en Ciclo Combinado(GICC).

En una central de GICC se emplean como combustible los gasesresultantes de la gasificacin del carbn o coque de petrleo. Lospasos ms importantes que se dan en este tipo de centrales son:

Gasificacin del combustible.

Enfriamiento y limpieza exhaustiva del gas sinttico obtenidomediante sistema de recuperacin de calor. Se eliminan las

partculas slidas y contaminantes.


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Combustin del gas sinttico en turbina de gas. Dado que elpaso previo ha sido la limpieza, las emisiones de gasescontaminantes son mucho menores en este proceso que en losprocesos convencionales.

Turbina de vapor con agua precalentada del recuperador decalor.

Existen distintos niveles de integracin de los sistemas derecuperacin de calor en las centrales GICC. Los ms eficientes sonlos diseos altamente integrados (Trevio, M.).

Figura 5. Esquema de central de Gasificacin Integrada en Ciclo Combinado.Fuente: UNESA.


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En Espaa existe una central GICC en Puertollano. El proyectopertenece a ELCOGAS, sociedad annima espaola participada porempresas elctricas y suministradoras de equipos.

El proceso de secuestro de CO2 consiste en inyectar el gasproducido por las instalaciones industriales e inyectarlo en yacimientossubterrneos. Estos yacimientos pueden ser de distintos tipos:

Vetas carbonferas: la inyeccin del CO2 ayuda a extraer elmetano que contienen.

Pozos de petrleo: el aumento de presin por la inyeccin delgas facilita la salida del petrleo.

Yacimientos vacos de gas y petrleo.

Minas de carbn agotadas.

Acuferos salinos.

Esta tcnica no se encuentra entre las tecnologas de ahorro yeficiencia. En los ltimos aos se viene planteando como una formade reducir el cambio climtico por disminuir las emisiones de CO2a laatmsfera. Precisamente la limitacin de las emisiones a raz delprotocolo de Kyoto ha sido una de las medidas que ms hafomentado la mejora de los niveles de eficiencia.

El secuestro de CO2plantea por tanto muchas dudas en cuanto alos efectos que puede acarrear, ya que puede resultar

La central, de 335 MW, consta actualmente con una plantilla de160 personas. La zona en la que se sita la central, a 200 km deMadrid, se encuentra cercana a yacimientos de carbn decaractersticas apropiadas para el proceso. Adems cuenta con

estructura industrial y conexiones a las redes de abastecimientoy transportes (Trevio, M.).Otras centrales de ciclo combinado en Espaa se puedenencontrar en Cartagena, Castelnou y Bizkaia.


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contraproducente para la gestin sostenible de los recursos naturalesy la investigacin en torno a la eficiencia energtica.

Por otro lado, tambin existen dudas sobre la posible afeccin almedio natural, ya que la localizacin de los yacimientos puededeterminar la futura localizacin de centrales trmicas por criterioseconmicos (el precio del transporte del gas puede provocar que lascentrales se siten en las cercanas de los yacimientos) y no porcriterios de ordenacin del territorio y de eficiencia energtica (cercanaa los centros de consumo y eficiencia del transporte de energa).

El Estado espaol ha creado ya un registro de emplazamientos parasumideros de CO2con una capacidad de almacenamiento de ms de100 millones de toneladas cada uno.


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IV. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIN

1. Sector Petrolfero

El ciclo de este producto consta de las etapas siguientes:

Refino Transporte primario Almacenamiento Transporte Distribucin a los puntos de consumo.

En Espaa los servicios logsticos de almacenamiento, transporte ydistribucin de toda clase de hidrocarburos y productos qumicos losrealiza la Compaa Logstica de Hidrocarburos (CLH).

Las etapas de transporte y distribucin se realizan principalmentepor oleoducto, limitndose el transporte mediante buques petrolferosal 9,6% para el suministro a las Islas Baleares, Motril y Gijn, que noestn conectados a la red de oleoductos.

La eficiencia en el transporte depende de una correcta planificacinlogstica que logre que los desplazamientos del fuel sean lo mseficaces posibles.

La planificacin est determinada por las caractersticas de la red detransporte, las existencias de que dispone la compaa de servicioslogsticos, las tarifas elctricas, las peticiones de los clientes y lasprevisiones de demandas inmediatas (que estn determinadas pormovimientos masivos de personas en vacaciones, aspectos climticos,aspectos tcnicos de otros sectores o incluso por motivos polticos yeconmicos). De esta forma, la planificacin requiere del manejo de unagran cantidad de datos, tanto reales como simulados y estimados.

Para aproximarse en cada momento a la manera ptima de realizarel transporte de los productos, se emplean modelos matemticos queanalizan las posibles operaciones. Las decisiones finales las han derealizar los tcnicos, que tendrn en cuenta ciertas restricciones quelos modelos no son capaces de simular, para encontrar as lassoluciones ms eficientes.

Otra parte de la gestin consiste en anticiparse a la evolucin delmercado, la tecnologa y dems aspectos para hacer planes de

ampliacin, mejoras o inversiones en investigacin de manera que el


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sistema se mantenga en todo momento actualizado y con elevadosniveles de eficiencia.

2. Sector Gasista

El sistema gasista consta de las etapas siguientes:

Transporte primario Transporte Distribucin

El transporte primario se realiza mediante las instalaciones de laRed Bsica de Transporte. Forman parte de la red bsica detransporte:

Las Plantas de Regasificacin: transforman el gas natural lquidode los buques metaneros al estado gaseoso mediante laaportacin de calor para introducirlo en la red de gasoductos.

Los Gasoductos de Transporte Primario: son aqullos cuya

presin mxima de diseo es igual o superior a 60 bares. Las Conexiones Internacionales: gasoductos que conectan el

sistema gasista espaol con otros sistemas o con yacimientos enel exterior.

El transporte se realiza con la Red de Transporte Secundario.Forman parte de la red de transporte secundario aquellos cuyapresin mxima de diseo est comprendida entre 60 y 16 bares.

Finalmente, la distribucin se realiza mediante la Red deDistribucin. De esta red forman parte los gasoductos cuya presinmxima de diseo sea igual o inferior a 16 bares. Tambin aquellosque conducen el gas a un nico consumidor desde un gasoducto de lared bsica o de transporte secundario, con independencia de supresin mxima de diseo.

Aunque la E4 no plantea medidas de ahorro y eficiencia para estesector, s se menciona en la Planificacin de los Sectores de Electricidad

y Gas 2007-2016 (MITYC, 2007b) que la racionalidad, la eficiencia y la


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garanta de suministro dependen del diseo de las redes y de losgrandes corredores, regulados en Espaa por la planificacin obligatoriaalgunos aspectos de eficiencia en el sector gasista.

Por su parte, el Informe de Sostenibilidad Ambiental de laPlanificacin de los Sectores de Electricidad y Gas 2007-2016 (MITYC,2007c), afirma:

El uso del gas natural propicia un modelo de generacin de energaelctrica ms distribuido que el actual, ya que abre nuevasposibilidades para los promotores de proyectos de generacin de

energa elctrica, lo que proporciona una serie de ventajas que sepueden resumir en los siguientes puntos:

o Mantenimiento y mejora de la estructura socioeconmica de laszonas donde se asientan las nuevas unidades de generacin deenerga elctrica.

o Mejora de la eficiencia en la produccin elctrica.

o Reduccin del coste de transporte y distribucin de electricidad.

o Mejoras en la seguridad de abastecimiento y diversificacin desuministro.

o Mayor liberalizacin del mercado.

La extensin de las redes de gas natural ampliar la disponibilidad deesta fuente energtica en todo el territorio. Sus cualidades de mejorrendimiento y menor impacto ambiental estimularn el crecimientodel consumo de gas natural muy por encima del resto de las fuentesenergticas que configuran la demanda final de energa.

Fuente: MITYC (2007c)

Como se puede ver, la eficiencia en el sector gasista se centra en lacorrecta planificacin de las redes de transporte del gas, as como enel uso del gas como alternativa a otros tipos de combustibles en lageneracin elctrica, y no slo como uso final de la energa. De nuevoen el Informe de Sostenibilidad, se indica:


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Fuente: MITYC (2007c).

Tambin en el Sptimo Programa Marco de Investigacin de laUnin Europea se plantea como objetivo desarrollar formas mseficientes de transporte y distribucin de gas, incluyendo laintegracin de forma eficiente de fuentes de energa renovables y debiogs en las redes existentes (CORDIS).

3. Sector Electricidad

La energa elctrica generada se lleva hasta las zonas de consumomediante las redes de transporte. Se suelen llamar red de transportea los tendidos de muy alta tensin (220-400 kV), que se empleanfundamentalmente para transporte a largas distancias. Se llaman redde reparto y distribucin a las que corresponden a alta, media y bajatensin (menos de 220 kV), ms indicadas para cortas distancias. En la

figura siguiente se muestra la estructura de estas redes.

Las tecnologas de aplicacin del gas en la obtencin de las

energas finales tienen un grado de eficiencia ms alto que laconseguida hasta ahora con combustibles slidos y lquidos,siendo esto posible por las caractersticas fsicas del gas. Lacomposicin qumica confiere al gas la propiedad de ser elcombustible fsil que menos contaminacin atmosfrica producepor unidad trmica liberada lo que redunda en un doble beneficioambiental y econmico.


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Figura 6. Estructura del sistema elctrico.

Red Elctrica de Espaa (REE) es la empresa encargada degestionar la red de transporte en Espaa. Dentro de esta red seincluyen tambin los tendidos para el suministro de la red ferroviariade alta velocidad y los sistemas de control elctrico, que dirigen ysupervisan el funcionamiento del sistema.

La red de distribucin es responsabilidad de las compaasdistribuidoras de electricidad. Incluye las subestaciones detransformacin situadas al final de la red de transporte quedisminuyen la tensin adaptndola a la red de reparto. Esta redparte de las subestaciones de transformacin y lleva la energa hastalas estaciones transformadoras de distribucin, situadas en lasproximidades de los centros de consumo. stas reducen la tensin

desde el nivel de reparto al de distribucin, en media tensin (entre66 y 132 kV).

La red de distribucin es la que atiende la demanda en lospuntos de consumo. Se emplean tensiones de 3 a 66 kV. Esta red hade cubrir la superficie de los grandes centros de consumo (poblacin,gran industria, etc.) Une las estaciones transformadoras dedistribucin con los centros de transformacin, que son la ltimaetapa del suministro a media tensin. La tensin a la salida de estos

centros es de baja tensin (125/220 220/380 V).


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Ya se ha dicho que, debido a que en la prctica no resulta factiblesu almacenamiento (tiene muy bajo rendimiento), la produccinelctrica ha de igualarse en todo momento al consumo instantneo.Por esto las medidas que se pueden adoptar para el ahorro yeficiencia en el transporte y la distribucin son principalmente delmbito de la planificacin y la gestin del suministro. Desde lasadministraciones se est poniendo un gran nfasis en fomentar eldesarrollo de nuevas tcnicas de control de redes, simulacin de lagestin y del desarrollo de las infraestructuras, etc.

A continuacin se desarrollan algunos conceptos sobre eficiencia en

el transporte de la energa y, ms abajo, se perfilan algunas de lasmedidas que pueden adoptar las compaas elctricas para laeficiencia en la gestin del sistema de distribucin.

3.1 Optimizacin del transporte.

En el transporte de energa elctrica se producen prdidas enforma de calor en el cable. Estas prdidas son proporcionales a la

tensin transportada. Mediante la ley de Joules se observa de formasimplificada cmo los cambios de tensin modifican las prdidas quese producen en la lnea.

Ecuacin 1:

IVP =

Donde:

P es la potencia transportada.V es la diferencia de potencial o tensin (en voltios).

I es la intensidad de corriente que pasa por el conductor (enAmperios).

Los transformadores reducen la corriente (I) y aumentan la tensin(V) segn esta ecuacin. De esta forma, mantienen la potencia (P)constante.


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Ecuacin 2:

Ley de Joule

tRIQ =2

Donde:

Q es la energa calorfica producida por la corriente (en Julios).

I es la intensidad de corriente que pasa por el conductor (enAmperios).

R es la resistencia que opone el conductor al paso de la corriente(en Ohms).

t es el tiempo (en segundos).

De esta ecuacin se deduce que la energa disipada en forma decalor es proporcional al cuadrado de la corriente transportada. Luego,con lo explicado en la ecuacin 1 se ve que es posible, para una

potencia a transportar, reducir las prdidas.Ecuacin 3:

Sustituyendo la ecuacin 1 en la 2 se obtiene que:

tRV

PQ =

2

2

De donde se deduce que para transportar una potencia P, a mayortensin (V), menores prdidas se producen, ya que disminuye Q (lalnea disipa menos calor). El efecto de aumentar la tensin se observaen el siguiente ejemplo:


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EJEMPLO:Dada una potencia P, y un voltaje o tensin inicial Vo, mediante un

transformador se aumenta la tensin al doble, por lo que la tensin finalVf=2Vo. Se supone el mismo conductor (R constante). Se tiene que:

o Las prdidas iniciales Qo, a tensin Vo, son: tRVo

PQo =

2

2

o Las prdidas finales Qf, a tensin Vf, son: tRVf

PQf =

2

2

y,

sustituyendo con Vf=2Vo se tiene:

( ) QotR

Vo

PtR

Vo

PQf

4

1

4

1

22

2

2

2

===

Es decir, doblando la tensin se reducen las prdidas a un cuartode las iniciales.

El Real Decreto 661/2007 establece complementos por factor de

potencia en la entrega de la energa para las instalaciones acogidas argimen especial. Se aplica por tanto este complemento a lasinstalaciones de energas renovables y a la cogeneracin.

Toda instalacin acogida al rgimen especial [...] recibir uncomplemento por energa reactiva por el mantenimiento de unosdeterminados valores de factor de potencia. Este complemento se fijacomo un porcentaje, en funcin del factor de potencia con el que se

entregue la energa del valor de 7,8441 c/kWh, que ser revisadoanualmente. Dicho porcentaje, se establece en el anexo V delpresente real decreto

Fuente: R.D. 661/2007


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Dentro del Quinto Programa Marco de Investigacin de la UninEuropea, se incluan dos reas de investigacin orientadas a laoptimizacin del transporte, la primera sobre transporte de laelectricidad y la segunda sobre superconductores de altatemperatura, con una inversin total de ms de 22 millones de euros.

Desde el mbito privado tambin se llevan proyectos para lamejora de la eficiencia en el transporte y distribucin.

Segn los informes ambientales de Iberdrola de los ltimos aos,aunque se haba observado un aumento de las prdidas en la red de

distribucin, esta tendencia viene cambiando desde 2005. Lacompaa ha realizado un Proyecto de Reduccin de Prdidas queinclua varias actividades:

Disminucin de la longitud de las lneas entre el punto dealimentacin y los puntos de suministro, mediante laconstruccin de nuevas subestaciones.

Elevacin de niveles de tensin. De esta forma se reducen lasintensidades de corriente necesarias para suministrar la misma

energa, como se ha explicado arriba. Mejora del factor de potencia mediante la instalacin en las redes

de bateras de condensadores que permiten mejorar la capacidadde control de tensin y reducir los flujos de energa reactiva.

3.2 Optimizacin de la gestin de las redes de transporte ydistribucin.

Algunos de los factores que influyen en la eficiencia del suministroson el factor de potencia y la forma en que trabajan los motores, quehacen que para un mismo trabajo se requiera mayor suministro deenerga, debido al mal aprovechamiento de la energa por parte de lamaquinaria. Pero estos aspectos dependen del consumidor y no slodel suministro. Por este motivo las empresas elctricas no tienen laclave de un uso eficaz de la energa.

Como herramienta de control, las empresas llevan a cabo polticastarifarias mediante las cuales tratan de mejorar la eficiencia en el uso


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por parte del consumidor penalizando los usos ineficientes. El factorde potencia y la forma de mejorarlo se explican en el sectorindustrial. Un ejemplo la penalizacin de factores de potencia que seencuentren por debajo de 0,95.

La Comisin europea promueve este tipo de polticas de precios enla Directiva 2006/32/CE sobre la eficiencia del uso final de la energay los servicios energticos, donde dice que:

La misma directiva promulga que se debe proporcionar unacantidad y calidad de informacin razonable de informacin a losconsumidores finales, tambin a travs de la facturacin, para questos puedan tomar decisiones bien fundamentadas sobre sus formasde consumo.

Otro aspecto que repercute en la ineficiencia del sistema elctricoes el incorrecto dimensionamiento de las redes. Para evitarlo esnecesario realizar anlisis previos de demanda y de previsiones de suevolucin, as como una minuciosa planificacin de las redes. En estembito resulta inevitable el solapamiento de ciertos aspectos de lagestin de las redes con la gestin de la demanda, ya que cada vezse tiende a ms a la gestin integrada de todo el sistema elctrico.

3.3 I+D+i

Dentro del Sptimo Programa Marco de Investigacin europeo seviene dando gran importancia a la investigacin en temasenergticos, y en concreto a las redes de energa. Precisamente, laActividad 7 del rea Energa se titula Smart Energy Networks,Redes Inteligentes. La actividad busca desarrollar redes de

distribucin interactivas que permitan replantear los sistemas de

los Estados miembros velarn por la supresin de aquellos

incentivos en las tarifas de transmisin y distribucin queaumenten innecesariamente el volumen de energa distribuida otransmitida


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distribucin para poder integrar en ellos las energas renovables, lageneracin distribuida (que se explica en el apartado siguiente) y lagestin de la demanda.

Las redes inteligentes permitiran gestionar todos los puntos degeneracin y demanda, eligiendo en tiempo real la forma mseficiente de funcionamiento de la red. Los temas de investigacindesarrollados dentro de esta actividad son los siguientes:

Desarrollar y validar estrategias innovadoras de control yarquitecturas de sistemas para redes activas con entrada a gran

escala de las energas renovables y la generacin distribuida. Desarrollar nuevas herramientas para simular redes de

distribucin inteligentes.

Simulacin y estimacin del estado en que se encuentran lasredes de transporte de electricidad inteligentes.

Gestin de recursos de redes elctricas.

Soluciones innovadoras para el almacenamiento de energa enredes inteligentes.

Aumento de la cooperacin nacional y regional para lainvestigacin en redes inteligentes.

Anlisis y escenarios de evolucin de la infraestructura energtica

Integracin ms eficiente de las energas renovables en lasfuturas infraestructuras energticas.

Un ejemplo es la poltica de gestin de redes de la compaaespaola Iberdrola que se explica a continuacin.


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Dentro del Proyecto de Reduccin de Prdidas de Iberdrola comentado

antes, tambin se incluan medidas de gran importancia para lacorrecta gestin de las redes y que van en total consonancia con laspolticas europeas y nacionales.

o Durante 2005 se finaliz la puesta en marcha de un sistema detelecontrol en todos los centros de operacin de distribucin. Elsistema incluye una aplicacin de Optimizacin de Flujos de Cargas,que ayuda a los operadores a lograr circulaciones ms equilibradas ylograr una operacin ms eficiente, minimizando las prdidas.

o

En 2007 se ha aumentado la potencia suministrada a la que se haimplantado la telegestin. El objetivo es reducir las prdidasadministrativas o no tcnicas. El volumen de energa incluido enlos sistemas de telegestin es de casi el 40% del total de laenerga suministrada. La energa se mide mediante contadores-registradores de alta precisin instalados en puntos de suministrodotados de comunicaciones, que intercambian informacindiariamente con el Concentrador Secundario de IberdrolaDistribucin Elctrica. La comunicacin se establece para capturarremotamente las lecturas y realizar operaciones de gestinremota, como cambio de tarifa de peajes, carga de calendario dediscriminacin horaria, etc.

o Adicionalmente, otra parte de la energa suministrada fueregistrada por contadores-registradores, cuya informacin deconsumos horarios se captura en modo local y se hace llegar a losSistemas de Informacin por medios telemticos.

o Iberdrola lidera un grupo de empresas nacionales y extranjerasque estn llevando a cabo trabajos para la definicin, desarrollo y

puesta en marcha de un nuevo sistema de telegestin ensuministros residenciales. El sistema se basa en soluciones PLC(Power Line Carrier) de bajo coste y alta capacidad y su objetivoes ampliar las posibilidades de la telegestin al resto del volumende suministro de electricidad.

o Tambin se realizaron ms de 144.000 inspecciones con el fin dereducir las prdidas administrativas o no tcnicas.

Fuente: Informe de Sostenibilidad 2007 y 2005. Iberdrola


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V. GESTIN DE LA DEMANDA

La gestin de la demanda comienza por las polticas energticas yde concienciacin de la ciudadana. Dentro de las acciones europeasen investigacin se incluye una actividad para el conocimiento sobrepolticas energticas. Algunos de los temas que se estudian son laseguridad en el abastecimiento, los cambios en el comportamientoenergtico de la poblacin, etc. Todo esto con el objetivo dedesarrollar las herramientas, metodologas y modelos necesarios parala redaccin de polticas y de planificacin con conocimiento de causa.

En la actualidad, las tcnicas ms punteras en gestin de lademanda pasan por una gestin integrada de todos y cada uno de losprocesos del ciclo de la energa. La gestin de la demanda permitefrenar el crecimiento de sta y mejorar la eficiencia de generacin,transporte y consumo, as como adecuar la generacin a stos yoperar las redes teniendo en cuenta todos los factores anteriores.

Las redes de telecomunicaciones y las nuevas tecnologas son la

base en la que se apoyan todos estos avances, como ya se haadelantado en el apartado anterior, con la descripcin de lastendencias tanto en la empresa privada como en investigacin.

1. Generacin distribuida (GD)

Como forma de integracin de la gestin de la demanda en laplanificacin se est tratando de favorecer un cambio hacia lageneracin distribuida dentro del mbito europeo.

La GD consiste en crear redes descentralizadas de generacinelctrica con centrales generadoras de menor tamao y ms cercanasa los puntos de consumo.

En el modelo centralizado de distribucin de energa se producennumerosas prdidas, muchas de las cuales han sido ya comentadasen distintos momentos. Por el contrario, la GD sufre menoresprdidas en el transporte por ser menores las distancias en el


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transporte. Otra ventaja es que permite una integracin ms sencillade las energas renovables a la red.

Vs.

Figura 7. Esquema de la red centralizada de generacin frente al esquema defuncionamiento de una red distribuida. Fuente: Cordis.


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Este modelo descentralizado de generacin requiere por su parte laintegracin de todos los elementos del sistema energtico para unaelevada calidad y seguridad en el suministro.

Las micro redes son pequeos sistemas de generacin-distribucin,para poblaciones de hasta 500 habitantes. Sus caractersticas hacenque el transporte se realice a baja tensin desde mltiples puntos degeneracin y acumulacin de electricidad. Este sistema permitesuministrar energa a puntos remotos donde no resulta econmica laconexin a la red convencional.

Otra tecnologa que se perfila como el futuro necesario de la GDson las redes activas. En el mercado liberalizado resultaimprescindible la gestin de los sistemas energticos mediante redesde comunicacin de datos de consumos, de generacin y de precios.Para completarlo, la red de suministro debera converger hacia unaestructura de malla con numerosas interconexiones, sustituyendo laactual estructura lineal.

Mediante puntos de control intermedios, de menor capacidad que enel caso de puntos de control global, se gestionan las rutas de lacorriente para su mxima eficiencia enviando seales a controladoresremotos. Algunas de las tecnologas emergentes que facilitan lagestin activa son los sistemas flexibles de transporte de corrientealterna (FACT en sus siglas en ingls), los superconductores, losacumuladores de energa y las redes de telecomunicaciones por cable.

Una de las lneas de investigacin que se lleva a cabo tanto desdeel mbito pblico como desde el privado son las PLC, lascomunicaciones mediante lneas elctricas. Este tipo de

comunicaciones generan un terreno para la transmisin de toda lainformacin que requiere

Las caractersticas del mercado de la energa tambin se vernafectadas ante los cambios en la estructura del sistema degeneracin. Los mercados de futuros y otros instrumentos financierostendrn mucha ms cabida que actualmente. Tambin las tarifasvariables y un amplio acceso a la informacin sobre la generacin.


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La cogeneracin se presenta en todos los documentos europeossobre energa como una de las formas de alcanzar los objetivos encuanto a generacin distribuida, eficiencia y ahorro energticos,seguridad en el abastecimiento y disminucin de la dependenciaenergtica de la Unin Europea.

En efecto, la cogeneracin tiene las ventajas de disminuir lasprdidas de la red elctrica, ya que las centrales de cogeneracinsuelen situarse ms prximas al lugar de consumo, y de adaptarsebien a las zonas aisladas o ultraperifricas. De esta forma secontribuye al cambio hacia la gestin distribuida.

2. Innovacin en la gestin de la demanda

2.1 Proyecto GAD

El objetivo del proyecto es la optimizacin de la forma deconsumo de energa elctrica. Pretende con ello reducir la demanda

de nueva generacin elctrica y de redes de distribucin ytransporte y la optimizacin e integracin de las fuentes renovablesy la generacin distribuida.

Est siendo desarrollado por un consorcio de 15 entidadesespaolas y 14 centros de investigacin.

El proyecto GAD (Gestin Activa de la Demanda) fue seleccionadoen marzo de 2007 por el CDTI (Centro para el Desarrollo TecnolgicoIndustrial) dentro del marco del programa CENIT (Consorcios

Estratgicos Nacionales de Investigacin Tcnica), cuyo objetivo esaumentar la cooperacin pblica y privada en I+D+i.

El proyecto tom dimensin europea en el mismo ao con elproyecto ADDRESS, al recibir el apoyo econmico de la UninEuropea (Direccin general de Investigacin) dentro de la primeracon convocatoria del Sptimo Programa Marco de Investigacin de laUE en el rea de Energa. Este proyecto lo lideran las compaaselctricas europeas Iberdrola, EDF y Enel, y cuenta con la

participacin de 25 empresas y entidades.


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ADDRESS, de sus siglas en ingls (Active Distribution Networkswith full integration of Demand and distributed energy RESourceS),persigue los mismos objetivos que el proyecto GAD, pero conperspectiva europea, por lo que ha de considerar las diferencias entrepases tanto en los sistemas de distribucin elctrica como en losaspectos sociales que influyen en la gestin.

El proyecto busca:

Mejorar la eficiencia de uso de las infraestructuraselctricas. Las infraestructuras elctricas se dimensionan para

el caso ms desfavorable, es decir, para las puntas de demanda.Con la GAD se reducen estas puntas de demanda elctrica, porlo que se evita tener que ampliar las infraestructuras existentes.

Mejorar la calidad de suministro de energa elctrica.Unamejor gestin de recursos favoreciendo el consumo en losmomentos ms recomendables se reduce el efecto de las puntasen la curva de demanda o desplaza estas puntas a momentos demayor disponibilidad de energas renovables. De esta formadisminuye el nmero de interrupciones en el suministro.

Facilitar la integracin de la generacin distribuida. Lasnuevas tecnologas propuestas en el proyecto permitirn atenuarel carcter aleatorio de las explotaciones energticas con fuentesrenovables geogrficamente dispersas, realizando una funcinintegradora de las lneas de interconexin adecuadamentegestionadas.

Diversificar las fuentes de generacin, reduciendo as la

dependencia energtica respecto de otros pases. Mejora de la informacin de consumos mediante empleo

de AMM (Automatic Meter Management). Se realiza unamonitorizacin continuada de los consumos elctricos y otrosparmetros en las instalaciones de los usuarios. Para esto esnecesario definir protocolos de lectura y gestin de lasinstalaciones.

Mejora de la eficiencia energtica de los puntos de

consumo.La GAD implica una captura y tratamiento real de la


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informacin de todos los datos de consumo elctrico. De estemodo se podr presentar al consumidor informacin detallada yen tiempo real de sus consumos, facilitando as la actuacinsobre ellos.

Figura 8. Esquema del proyecto GAD. Fuente: Informe sobre el proyecto GAD4

Optimizar las inversiones en nuevas instalacionesconsumidoras de energa elctrica en el sector de lavivienda. Fomentar que el sector de la construccin instaleequipamiento en los edificios, obteniendo un ahorro en el

consumo respecto de los niveles actuales. Reduccin de las emisionesde CO2y gases contaminantes a

la atmsfera.

El proyecto se estructura en 7 paquetes de trabajo, que son:

4En este caso, PLC se refiere a comunicaciones mediante lneas elctricas (de sussiglas en ingls, Power Line Communications)

CENTRO DECONTROL

Datos sobre estado red Conocimiento precio Da las rdenes de actuacin

Contador elctrico Funciones ampliadasde actuacin /comunicacin Interpreta, transmite ytraduce las rdenes a lascargas

CONTADOR /CONTROLADOR

POSIBLES ELEMENTOS CONTROLADOS

Comunicaciones PLC

Cargas inteligentes con capacidad decomunicacin Funciones de conexin y desconexin Funciones de variacin de valores deconsigna Funciones de variacin de programas

Control a nivel de punto dealimentacin Funciones de conexin ydesconexin, segnrdenes

Control de lneas dealimentacin Funciones de conexin ydesconexin

Redtransporte-distribucin

ARQUITECTURA

CENTRO DECONTROL

Datos sobre estado red Conocimiento precio Da las rdenes de actuacin

Contador elctrico Funciones ampliadasde actuacin /comunicacin Interpreta, transmite ytraduce las rdenes a lascargas

CONTADOR /CONTROLADOR

POSIBLES ELEMENTOS CONTROLADOS

Comunicaciones PLC

Cargasinteligentes con capacidad decomunicacin Funciones de conexin y desconexin Funciones de variacin de valores deconsigna Funciones de variacin de programas

Control a nivel de punto dealimentacin Funciones de conexin ydesconexin, segnrdenes

Control de lneas dealimentacin Funciones de conexin ydesconexin

Redtransporte-distribucin

ARQUITECTURA


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1.Anlisis de escenarios. Se trata de identificar las reas deinvestigacin del proyecto:

Tipologas de cargas.

Tipologas de clientes.

Tipologas de redes y segmentacin de zonas (considerando lageneracin distribuida existente y las puntas locales).

2. Estructura Tarifaria/Legislativa. Estudio del entorno socioeconmico.Anlisis de los aspectos sobre regulacin y tarifas que afectan a lagestin activa de la demanda.

3.Algoritmos para la GAD. Definicin de algoritmos de control parala gestin activa de la demanda y la integracin de la generacindistribuida, considerando como parmetros tanto la tipologa delas cargas y de clientes como la tipologa de generacin distribuidaexistente en la red en cada caso. Desarrollo de simulacin de losalgoritmos obtenidos para verificar el funcionamiento correcto delos mismos y poder compararlos posteriormente con los datosexperimentales adquiridos.

4. Definicin y especificacin de los equipos contadores, controladores,

pasarelas, etc. necesarios para una gestin activa de la demanda.

5. Comunicaciones.Definicin y especificacin de la arquitectura decomunicaciones que permita el intercambio de informacin entrelos diferentes elementos que conforman el sistema. Comoespecificacin del sistema se impone la aplicabilidad tanto aviviendas de nueva construccin con preinstalacin domtica,como a viviendas ms antiguas sin excesivos cambios en la

instalacin elctrica interior de la misma. Todas las tecnologasseleccionadas se han de basar en estndares con el fin desimplificar la integracin entre las partes, y se prestar especialatencin a la escalabilidad de la solucin de comunicaciones, queha de ser concebida para decenas de millones de nodos (un nodo= un suministro elctrico).

6. Entorno Experimental de Pruebas. Diseo y ejecucin de unabatera de experiencias que permitan validar el concepto del

proyecto y refinar algoritmos y especificaciones tcnicas.


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7.Anlisis de Resultados. Comparativa de los resultados delmodelado terico con las mediciones reales en los diferentesescenarios de actuacin dependientes del nivel de criticidad.Anlisis de los datos obtenidos desde el punto de vista energticoy econmico, as como posibles nuevos enfoques que puedansurgir a la vista de los resultados, sin olvidar la elaboracin depropuestas y recomendaciones a Administraciones, Reguladores,Organismos de Estandarizacin, etc.

En este tipo de gestin de la demanda se requiere un elevado nivelde automatizacin a todos los niveles de la cadena de energa. A nivelde gestin, se debe disponer de un centro de control que reciba,procese y gestione la informacin, a todos los niveles de la cadena dela energa. La informacin que confluye en los sistemas de gestin vadesde los datos de disponibilidad de energas renovables y deprevisin de la demanda (por tanto datos de previsin climtica),datos de precios, hasta los datos en tiempo real de consumo,generacin, estado de las redes de transporte y distribucin, etc.

Posteriormente este centro ha de remitir la informacin necesaria alos automatismos de los niveles inferiores, como las rdenes degeneracin, y la activacin de automatismos de niveles inferiores.

Los resultados de este proyecto fomentarn la investigacin denuevos mecanismos y tecnologas de supervisin y control de lademanda elctrica en aparatos de todos los sectores.

2.2 Critical Peak Pricing (CPP)Una metodologa que permite gestionar los picos en la demanda

elctrica consiste en el establecimiento de tarifas especiales en losmomentos de demanda extraordinaria. Se pueden realizar en tresniveles de automatizacin:

Respuesta manual al CPP: el consumidor, al recibir lainformacin relativa a los precios controla el accionamiento delos aparatos que consumen energa.


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Respuesta semi-automtica: el consumidor dispone de unsistema de centralizado programable de control deautomatismos. Mediante este sistema establece unos criterios deaccionamiento de la calefaccin, climatizacin, etc.

Respuesta automtica:no implica la intervencin del consumidor

Se han realizado algunas experiencias sobre la respuesta de estamedida en la gestin de los picos. Una de ellas se realiz en Californiacon consumidores del sector residencial y de pequeos comercios.All, la Comisin de la Energa de California estudi la respuesta en el

consumo a tres formas de tarificacin diferentes.La primera era la tarifa habitual (Control Group), con precios de

alta y baja demanda. No se emplearon en este caso automatismos decontrol de la demanda.

La segunda consista en una tarifa similar a la primera a la que seaadi un precio especfico mucho mayor en los picos extremos dedemanda con un horario fijo (Fixed Incentive with ControllableThermostat). La duracin del horario de los picos extremos se

estableci entre las 14-19 h. En este caso tampoco se proporcionarondispositivos automticos. A estos usuarios se les inform sobre laforma en que deban controlar el consumo.

Por ltimo, se estableci una tarifa similar a la anterior conhorarios variables de los picos extremos de demanda (CPP withControllable Thermostat). Su duracin poda variar entre 2 y 5 h. Alno ser un horario fijo, se suministraron automatismos de control de lademanda. stos consistan en termostatos programables para

accionarse ante seales que se les enviaba desde los centros decontrol en las situaciones de mxima demanda.

La respuesta que se produjo en cada situacin se observa en lafigura siguiente, donde se representan en abscisas las horas del da,sealndose la franja en que se produjo el episodio de pico, y enordenadas el consumo energtico.

Los resultados ms significativos se produjeron en las zonas condatos climticos ms extremos. En las zonas ms clidas, el ahorro

en los hogares con la segunda tarifa fue del 13% durante los picos


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extremos de 5 horas de duracin. En el caso de la tercera tarifa, en laque se emplearon automatismos, el ahorro fue del 25% en episodiosde 5 horas de duracin, y del 41% en picos de 2 h.

Las respuestas en las zonas de clima templado fueron muysimilares en todos los casos.

Figura 9. Respuesta media del sector residencial al CPP.

El resultado de las encuestas realizadas revel que losconsumidores quedaron satisfechos con la tarifa CPP. El 50% de losusuarios mantuvieron esta tarifa una vez finalizado el proyecto.

kw

0.0

0.5

1.0

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

Noon 2:30 7:30

CPP Event

CPP withControllableThermostat

ControlGroup

FixedIncentive withControllableThermostat


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VI. RESUMEN DEL TEMA

Aunque en las polticas iniciales la tendencia fue a la eficiencia enlos aspectos industriales del sector, en la actualidad el futuro se basaen la investigacin, de nuevas tecnologas por un lado y de gestin dela demanda y de las redes por otro.

La investigacin tambin ha de cumplir el papel de asesor para lanormativa, dando apoyo e informacin en la toma de decisin,comunicando los avances tecnolgicos que permiten tambin la

innovacin en el aspecto regulador.

La industria energtica, por su parte, ha de asimilar las tcnicas deahorro y eficiencia como una forma de mejora de sus rendimientos ycomo un ndice de excelencia. Las instalaciones y la gestin de lasredes de transporte y distribucin han de estar al da, colaborandocon la investigacin y aplicando las tcnicas ms punteras paramantener los ndices de eficiencia en el primer nivel.

En concreto las telecomunicaciones y la modelizacin han de serexplotadas al mximo en la gestin y planificacin conjunta degeneracin y distribucin, aprovechando las oportunidades queofrece, sustentando y promoviendo el cambio del modelo energticocentralizado hacia un modelo distribuido basado en la cogeneracin,los ciclos combinados y las energas renovables.

Otro aspecto en el que el sector puede colaborar a la eficiencia esmediante los sistemas de control de precios para un uso final mseficiente, siempre en coordinacin con la administracin.

EERR Eficiencia Energetica T2

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