modulo 1 centrales de energía

Modulo 1

Contexto energético

Mercado energético

Generación de energía

Desde la revolución industrial hasta la primera década del siglo XXI, todos los países obtenían energía principalmente a través de combustibles fósiles tales como el carbón, petróleo y gas natural.

Lo que provoca gases de efecto invernadero y han sido la principal causa del calentamiento global, lo que va a traer drásticas consecuencias climáticas para el mundo con repercusiones sociales graves.

Es por esto que en los últimos 5 años han subido en importancia:

Descentralización

Digitalización

Almacenamiento eléctrico

Innovación en Transporte

Es de alta importancia mejorar las tecnologías de las baterías, la capacidad de carga que admiten y la durabilidad en cuanto a la cantidad de ciclos de descarga que pueden realizar sin perder su capacidad.

Gran porcentaje de la contaminación por CO2 se produce por el transporte, sea vehicular, transporte público, trenes, buques y aviones, por lo que a nivel mundial se busca que los buses de transporte público y vehículos particulares sean eléctricos.

En Chile, hasta el año 2015 la matriz energética se componía principalmente de Petroleo, carbón, biomasa y gas natural.

Se proyectan 3 escenarios posibles para el futuro

Escenario 450

Nuevas políticas

Actuales políticas

Si no se cambian las políticas actuales se proyecta que la demanda de combustibles fósiles tales como el petróleo, carbón y gas naturales vayan en aumento, generando aún más contaminación atmosférica, lo que nos llevaría a un escenario apocalíptico de 6° Celcius.

Los sistemas digitales han demostrado ser mucho más eficientes con respecto a la pérdida de energía, lo que se traduce en un aumento de la eficiencia energética.

A medida que las energías renovables tengan costos de inversión más competitivos se volverán cada vez más asequibles, lo que implica que los usuarios podrán generar su propia energía y la generación será mejor distribuida en el territorio de los países.

Los países se atienen a los objetivos de la Cumbre de Copenhague y se fijan un tope de 450 partes por millón de CO2 en la atmósfera. En este escenario aumenta exponencialmente la generación por renovables y disminuye drásticamente el consumo de combustibles fósiles.

La contaminación en Chile viene dividida por las zonas. En la zona norte el 90% de la contaminación es generada por la industria. En la zona central las principales fuentes son la industria y la leña. En la zona sur, el 80% de la contaminación es producido por la leña

En Chile se está realizando una renovación a la política energética, Energía 2050.

Ley de eficiencia energética: Los sectores industriales con mayor consumo deberán mejorar su eficiencia por ley. En los sectores residenciales el 100% de las edificaciones contarán con estándares OCDE de construcción eficiente (equipamento, aislación térmica, etc.) con sistemas de control y gestión inteligente de energía.

Descarbonización de la matriz energética. Progresivamente se cerrarán las centrales contaminantes las cuales serán reemplazadas por centrales de energía limpia. La meta al 2050 es que la matriz energética esté constituida en un 70% por energías limpias.

Electromovilidad: Subsidios para realizar la transcición de vehículos de combustión interna a vehículos eléctricos, principalmente en el transporte público y empresas privadas de taxi.

Se mejoran las políticas actuales tratando de disminuir el consumo de combustibles fósiles e implementando politicas de eficiencia energética. Lo que implicaría una subida de temperatura media de 3,5 grados por encima de los niveles preindustriales y 650 partes por millón de CO2 en la atmósfera. Se trata del escenario que la IEA contempla como más posible.

Mercado del gas natural

Mercado del petróleo

Mercado del carbón

Utilizado principalmente para generación eléctrica.

Producido principalmente por África, oriente medio, USA y Australia. Demandado principalmente para generación de energía eléctrica, uso domiciliario y por la industria.

Utilizado en su mayor parte por el transporte, si bien, la tasa de reemplazo a tecnologías limpias para los vehículos particulares es media, en el caso de los aviones el reemplazo es difícil.

Oferta

Demanda

La producción de potencia se determina por la demanda.

La oferta de potencia debe satisfacer la demanda en todo momento.

Existen centrales en servicio activo y en reserva.

La potencia de servicio debe ser un 20% superior a la reserva para cubrir la demanda máxima

Sistema interconectado central

Este sistema posee las siguientes ventajas:

Reducción de la potencia de servicio, la demanda global es inferior a la suma de las demandas regionales de punta.

Reducción de la potencia a instalar por la puesta en común de las máquinas de reserva, y la menor potencia de reserva respecto a la suma de las potencias de los servicios regionales.

Centrales de punta

Centrales de utilización media

Centrales de base

Son las centrales más ineficientes y trabajan pocas horas, a su ves, tienen la característica de poder entrar más rápido en servicio, por lo que son utilizadas cuando se incrementa la demanda de energía

Diesel y gas natural.

Centrales de ciclo combinado con gas natural.

Centrales de bombeo

Funcionan todo el año, entre ellas se encuentran:

Centrales de energías renovables (solar, hidraulica, eólica, etc)

Termoeléctrica de carbón

Centrales de energía nuclear (extranjero)

La demanda en el curso del año se determina por gráficos que posee el ministerio de energía.

El consumo de energía depende de la hora del día, del día de la semana, y del mes del año. En el curso del día la demanda

Al iniciar el día la demanda aumenta debido al funcionamiento industrial. Al medio día decrece y en la tarde aumenta. En la noche es cuando menor es la demanda de energía.

Para los consumidores existe diferentes tarifas de energía

Tarifa BT1/AT1 (baja/alta tensión)

Cliente regulado, con una potencia inferior a 500kW.

BT1 corresponde a la tarifa residencial. Queda afecto a cobro tarifario de invierno

Existencia de medidor

inteligente queda afecto a tramo tarifario con prefijo TR

Tarifa BTA2/AT2

Cobro de energía consumida y potencia contratada anualmente

Se distinguen 2 tipos de cliente por potencia en función por medio de un cociente entre la demanda media en hora punta.

Potencia presente en punta (PP): Cociente mayor o igual a 0.5

Potencia parcialmente presente en punta (PPP): Cociente menor a 0.5

Tarifa BT3/AT3

Cobro de energía consumida y demanda máxima de potencia registrada.

Distingue dos tipos de cliente por potencia en función de la fecha y hora en la que se registra la demanda máxima

de potencia. PP o PPP.

Incluye un factor de corrección relacionado con la eficiencia del consumo por parte del cliente, el factor de

potencia, con un valor de 0,93.

Cargo 1% por cada 0.01 inferior al factor de potencia base sobre el total de consumo de energía y potencia

Se debe estimar correctamente la energía reactiva a modo de no pagar de más.

Tarifa BT4.1-BT4.2-BT4.3-BT4.4/AT4.1-AT4.2-AT4.3-AT4.4

Cliente libre, más de 5000kW de potencia. Cobro de energía consumida, potencia (contratada o no) dentro o fuera de punta.

Cargos por energía en horas punta

Permite a clientes regulados (potencia inferior a 5000 kW) exportar excedentes de energía a la red obteniendo beneficios económicos.

Como requisito la instalación de generación debe ser inferior a 300 kW de fuente renovable o cogeneración eficiente.

El precio de venta es el precio de nudo correspondiente a la venta por energía en kWh (net-billing).

No considera transporte, cargos fijos, potencias.

Gastos anuales de generación:

El gasto anual G ($/año) se determina como: G = R + F + k*E

R: Gastos fijos de capital

F: Gastos de administración y mantenimiento

kE : Gastos proporcionales a la energía producida.

- Si las horas de explotación son reducidas, C aumenta. Para disminuirlo es necesario reducir la inversión mediante equipos livianos (turbina a gas) y automatizarlos con objeto de reducir los gastos fijos.

- En las unidades de base, el costo específico marginal es de mayor importancia relativa.

- Se concibe aumentar el costo de inversión por unidad de potencia a fin de reducir el costo específico marginal.