viernes, 6 de diciembre de 2013

DESARROLLO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN LATINOAMÉRICA

1.- INTRODUCCIÓN
En el periodo 2001-2010, la región latinoamericana alcanzo un crecimiento económico anual promedio de aproximadamente un 4,5%[1]. La CEPAL prevé que para el 2013 la región tendrá un crecimiento económico promedio de 3%[2]. El crecimiento económico de los países lleva asociado el incremento en la demanda energética en la mayoría de sus formas, incluyendo la electricidad.
Un gran desafío para la región es lograr un desarrollo sostenible, combinando crecimiento económico, seguridad energética, bienestar de las personas y cuidado por el medio ambiente. La seguridad energética se está volviendo un tema crucial en las agendas de políticas internas y externas debido al cambio climático, la contaminación del aire en las grandes ciudades y a la fluctuación de los precios del petróleo que impacta principalmente a los países en vías de desarrollo[3]. Las energías renovables (ER) juegan un papel importante en este cometido ya que pueden reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero en la generación de electricidad, en la disminución de la contaminación del aire en ambientes urbanos, ya que ésta es primordialmente el resultado de la quema de combustibles fósiles, tanto en el sector transporte, como la generación de energía[4]. Del mismo modo, las energías renovables reducen también la dependencia de combustibles importados. Debido a ello, varios países de la región, particularmente en América del Sur, han puesto en marcha programas para fomentar el uso de energías renovables no convencionales en la producción de electricidad.
2.- PROGRAMAS DE INCENTIVOS A LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN LA REGIÓN.
Debido a la gran cantidad de naciones que conforman la región latinoamericana, vamos a centrarnos en los tres países más dinámicos en la implementación de políticas y marcos regulatorios para fomentar el uso de energías renovables en la zona: Méjico, Brasil y Chile.
Uno de los países más activos en la puesta en marcha de iniciativas impulsoras del desarrollo de la puesta en operación de instalaciones de energías renovables es Méjico.
El Marco Legal en Méjico ofrece una gran variedad de posibilidades para el uso de fuentes renovables de energía en el sector privado para la generación de energía eléctrica. Esto es posible, principalmente, por la reforma de Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE) publicada en 1992 la cual permite la participación del sector privado en la generación de energía eléctrica para el autoconsumo y/o su venta a terceros. Adicionalmente se publicó en 2008 la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE) que establece un marco específico y más favorable para dichos fuentes de energía.
“La Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos” (Biocombustibles), publicada el 1 de febrero de 2008, hace evidente que en México el tema de los biocombustibles es relevante en función del gran potencial para su desarrollo. Actualmente, la biomasa se está utilizando para producir y aprovechar el biogás, y en algunas regiones del país se están desarrollando mercados locales de biodiesel.
Méjico es uno de los países del mundo con las condiciones más atractivas para las instalaciones fotovoltaicas, con niveles de radiación entre 1700 y 2200 kWh/m2 y año. No obstante, el mercado fotovoltaico mexicano se encuentra todavía en una fase embrionaria de desarrollo, con unos 50 MW instalados en todo el país. Esta situación va a cambiar en el corto plazo con un crecimiento repentino de la capacidad fotovoltaica instalada. A finales de 2012, más de 130 MW ya habían conseguido su licencia de generación y a lo largo del período 2013-2014 entrarán en operación, como muestra la conclusión de la planta más grande de Latinoamérica denominada Aura Solar I de 30 MW, y en funcionamiento desde principios de Septiembre de 2013. En el mediano plazo, las perspectivas son aún más optimistas: por ejemplo, la EPIA (European Photovoltaic Industry Association) estima que el mercado fotovoltaico mejicano podría llegar al menos a 1 GW en los próximos cinco años, sobre todo si se aprueba la reforma energética que se está debatiendo en el país y que dará entrada al sector privado en la generación.
El potencial eólico del país no ha sido evaluado de manera exhaustiva. Se han realizado, sin embargo, evaluaciones del recurso en regiones específicas. En particular el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los Estados Unidos ha coordinado la realización de mapas eólicos para Oaxaca, Baja California Sur, las costas de Yucatán y de Quintana Roo y las franjas fronterizas de los estados de Baja California, Sonora y Chihuahua.
En la actualidad existen en Méjico alrededor de 1.500MW de potencia eólica instalada[5], centrada prácticamente toda en la zona de Oaxaca, zona altamente privilegiada con densidades de potencia del viento a 80 m. de altura[6] superiores a 800W/m2.
En 1996 Brasil inicio un proceso de reestructuración del sector eléctrico el cual resaltó la necesidad de dividir los segmentos de generación, transmisión y distribución de electricidad como así también incentivar la competencia en los segmentos de generación y comercialización, y mantener bajo reglamentación del Estado a los sectores de distribución y transmisión de energía eléctrica por ser considerados como monopolios naturales. Este proceso llevó a la creación de un órgano regulador (Agencia Nacional de Energía Eléctrica – ANEEL), de un operador para el sistema eléctrico nacional (Operador Nacional del Sistema Eléctrico – ONS) y una plataforma para la realización de las transacciones de compra-venta de energía eléctrica (Mercado Mayorista de Energía Eléctrica – MAE).
El Programa de Incentivo a Fuentes Alternativas de Energía (PROINFA) fue puesto en marcha en el 2002 para promover la generación de electricidad a base de fuentes renovables en Brasil. El programa fue creado por la Ley 10.438/02 y revisado por la Ley 10.762/03 y Ley 11.075/04, depende del Ministerio de Energía y Minas, con el objetivo de fomentar la instalación de 3300 MW de fuentes renovables cuya producción será entregada al Sistema Interconectado Nacional. La meta era llegar a cubrir el 6% de la generación eléctrica de fuentes renovables (excluyendo grandes hidroeléctricas) para el año 2006, y el 10% en un plazo de 20 años.
Un factor importante a destacar para el despegue de las ER en Brasil, es el apoyo que el Banco de Desarrollo de Brasil (BNDES) brindó a este programa para financiar los proyectos. Bajo este marco, el BNDES se encarga de apoyar, con una línea especial de crédito, a los proyectos de inversión que persigan este fin, financiando hasta el 70% de los mismos.
Por su parte, los inversores deberán garantizar la financiación de, al menos, un 30% del capital propio. Las condiciones de financiación consisten en una tasa de interés a largo plazo, más un 2% de del coste de la operación de colocación de la deuda y 1.5% por la prima de riesgo país; una carencia de repago de hasta 6 meses después de iniciada la operación comercial; amortización por 10 años y el no pago de intereses durante la construcción de la planta. El BNDES dispuso de un monto de 6 mil millones de reales para el apoyo financiero del PROINFA, y en 2006 amplió la financiación al 80% amortizable en 12 años.
Por su parte, la empresa nacional de energía eléctrica (Electrobras) le garantiza al proyecto la compra de hasta un 70% de la energía generada en un contrato (o PPA) de 20 años. En el corto plazo se comercializan las diferencias entre la energía contratada y la generada. Para apoyar el desarrollo tecnológico y el empleo nacional, una de las exigencias de la Ley es que un mínimo del 60% del coste del proyecto se base en costes locales.
Brasil lidera la expansión de energía eólica en América Latina, según datos difundidos el mes pasado por el Consejo Mundial de Energía Eólica (GWEC, por su siglas en inglés), con una capacidad total instalada de 2.508 MW a diciembre de 2012. Sin embargo y como sucede con muchos países de la región, la Asociación Eólica de Brasil, Abeeolica, denuncia que a finales de 2013 podrían estar instalados 5,9 GW eólicos, de los que una sexta parte no se podrán conectar a la red. De ahí que pidan al gobierno, a la agencia de planificación energética, que planifique la ampliación de las redes teniendo en cuenta las regiones con mayor potencial de viento; siendo éstas Bahía, Río Grande do Norte, Río Grande do Sul, Piauí, Ceará y Pernambuco.
El país hasta la fecha no cuenta con una capacidad de generación solar destacable, en la actualidad existen 6 MW de potencia otorgada[7]. El motivo principal es que esta tecnología no podía presentarse a las subastas de energía que se denominan subastas A-X. Llamando A al año previsto para el inicio del suministro de energía, se definen tres tipos de subastas. Subastas A - 5 realizadas en el quinto año anterior al año A. Subastas A - 3 realizadas en el tercer año anterior al año A. Subastas A - 1 realizadas en el año anterior al año A de inicio del suministro. Esta tendencia está cambiando y en la próxima subasta A-3, para noviembre de 2013, se espera que haya alrededor de 500 MW para presentarse.
Otro de los países que están apostando fuertemente por las energías renovables es Chile, que a su vez, es uno de los que con mayor crecimiento económico se está destacando. Recientemente se ha promulgado la ley 20/25 que propicia la Ampliación de la Matriz Energética mediante Fuentes Renovables No Convencionales (ERNC), duplica la meta dispuesta en la Ley 20.257 y define que hacia el año 2025, un 20% de la energía comercializada deberá provenir de energías renovables no convencionales. Además, se introduce la obligatoriedad del Ministerio de Energía para llevar a cabo licitaciones públicas anuales de bloques de energía provenientes de medios de generación de energía renovable no convencional, que servirá para el cumplimiento de las cuotas de ERNC exigidas. Este cuerpo legal reducirá las barreras de entrada a estas tecnologías.
Esta ley, de cumplirse su objetivo, desencadenará importantes inversiones en el país, ya que en la actualidad la potencia instalada en ERNC es de un 6,06%[8]; en cuanto a la participación por tecnología, sigue liderando la bioenergía con 442 MW, de los cuales 404 MW corresponden a biomasa y 38 MW a biogás; seguido de mini hidráulica, con 323 MW instalados; eólico con 302 MW y finalmente, solar con 6,7 MW. En base a la información publicada por el Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental, en el mes de septiembre ingresaron a evaluación un total de 722 MW, de los cuales 714 MW corresponden a 4 centrales solares y 7,7 a un proyecto mini hidráulico, lo que muestra el potencial crecimiento del sector solar a corto plazo en el país.
3.- CONCLUSIONES.
La región ha dado grandes pasos para sentar las bases de un desarrollo prometedor de este tipo de tecnologías, estableciendo marcos regulatorios firmes que dan confianza al inversionista internacional. No obstante, todavía es necesario, en mi opinión, desarrollar algunas acciones que mejoren el desarrollo definitivo de la industria de las energías renovables:
1. Realizar evaluaciones adicionales y detalladas del potencial  de recursos renovables en la región y ponerlas a disposición del público.
2. Evaluar los potenciales técnicos de recursos renovables contra las curvas actuales y futuras de carga de electricidad y aprovechar los recursos renovables, fijando objetivos de participación de energías limpias de forma explícita por tecnología, así como la definición de mecanismos internos para garantizar el cumplimiento de los mismos, junto con soluciones de eficiencia energética y red inteligente a través de un enfoque integrado de planificación energética.
3. Aumentar los esfuerzos para apoyar la investigación de energía renovable a nivel nacional y regional.
4. Incrementar las inversiones en la puesta en operación de nuevas redes de transporte nacionales, así como las interconexiones de éstos a nivel internacional.



[1] Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL)
[2] Idem
[3] Sánchez, T. (2010). “The Hidden Energy Crisis, How Policies are Failing the World’s Poor”. Practical Action Publishing.
[4] Clean Air Institute
[5] Asociación Mexicana de Energía Eólica
[6] Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE)
[7] Agencia Nacional de Energía Eléctrica
[8] CER (Centro de Energías Renovables) Ministerio de Energía, Gobierno de Chile

viernes, 12 de abril de 2013

EL VERDADERO OBJETO DE ATAQUE A LAS ENERGÍAS RENOVABLES


En los últimos meses estamos asistiendo a un ataque sin precedentes a las energías renovables por parte del gobierno español. Desafortunadamente este país siempre se ha caracterizado por iniciar grandes gestas que lamentablemente los oligarcas mentecatos y cortoplacistas que han estado dirigiendo a su antojo el país durante los últimos siglos terminan por arruinar. La escenificación que pretenden presentar en el burdo teatrillo a la “opinión pública” se fundamenta en el enorme coste que supone las llamadas “subvenciones” a las renovables, despreciando y sin prestar la más mínima atención a los estudios que por parte de asociaciones han publicado, en las que se demuestra que pese al gasto realizado, existe un beneficio para el país tales como  la aportación al PIB, su efecto en la balanza fiscal y comercial, el empleo, la contribución a la autosuficiencia energética, etcétera.
Estas acciones obedecen en realidad a un mandato claro dado por las grandes empresas eléctricas al gobierno: “queremos recuperar nuestra hegemonía en la generación eléctrica para imponer nuestros precios y apoderarnos a coste de derribo de las instalaciones de generación de EERR”.

El mayor miedo que pueden tener los caudillos eléctricos que manejan el cortijo español es la democratización de la energía. La mayor virtud que tienen las energías renovables es la independencia absoluta de grupos de control energético, ya que permiten que un ciudadano cualquiera en su vivienda, disponga de autosuficiencia eléctrica sin tener los cobros mensuales de la compañía.

En el caso de la fotovoltaica y la eólica, que en Semana Santa han obligado por primera vez en la historia de España a bajar la producción de centrales nucleares, ha hecho saltar todas las alarmas en los cuarteles generales de las eléctricas españolas, infringiendo un pánico escénico que ha desembocado en el despliegue mediático de acoso y derribo al que estamos asistiendo.

La pérdida del dominio del que gozan sobre la generación, transporte y distribución de un bien tan esencial y básico para la humanidad y su desarrollo como es la electricidad, ha levantado ampollas en el oligopolio eléctrico español, y puesto a sus lacayos políticos a aplicarse y ganarse el puesto en alguno de sus consejos de dirección; para lo cual se han comprometido a brindar su brazo gubernativo para acabar con un sector industrial que podría haber sido uno de los pilares de la transición estructural que este país necesita, al igual que la que ya nos negaron en la revolución industrial de hace dos siglos. 

miércoles, 12 de diciembre de 2012

PEQUEÑA INSTALACIÓN PILOTO DE PRODUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE H2 PARA GENERACIÓN ELÉCTRICA EN UN PARQUE EÓLICO


1.-INTRODUCIÓN

Alguno de los grandes desafíos que afrontaremos en los tiempos que se avecinan es el almacenamiento de grandes cantidades de energía eléctrica de una forma fiable y barata.
Como sabemos, uno de los problemas en los que estamos atrapados los generadores de energía eléctrica en grandes centrales es la necesidad de casar generación con consumo. A medida que la penetración de grandes instalaciones que utilizan energías renovables se ha incrementado en el mix energético, ha sido necesario dedicar grandes esfuerzos, tanto materiales como humanos, para garantizar la estabilidad de la red eléctrica nacional. En este sentido es notable destacar la encomiable labor realizada por Red Eléctrica de España y el Centro de Control de Energías Renovables, al gestionar en determinados momentos puntuales, coberturas de demanda del orden del 60 % mediante energía eólica, permaneciendo el sistema español estable.
La generación de electricidad a través del uso de fuentes renovables de carácter eminentemente estocástico como son el sol y el viento, provoca un desajuste entre la demanda y la oferta. La imposibilidad de adaptarse a la curva de demanda ha provocado “grandes” rechazos de estas instalaciones como alternativa a la generación tradicional.
A lo largo de estos últimos años se han iniciado, y están en marcha, proyectos encaminados a proporcionar equipos que permitan independizarse de la losa aleatoria que supone la generación de electricidad con recursos como el sol y el viento. Una de las líneas de investigación es la utilización como vector de almacenamiento energético el uso de hidrógeno.  
El hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1 y símbolo “H”. A temperatura ambiente es un gas diatómico inflamable, incoloro e inodoro, y es el elemento químico más ligero y más abundante del Universo. Aparece en multitud de sustancias como, por ejemplo, el agua y los compuestos orgánicos, y es capaz de reaccionar con la mayoría de los elementos. La producción limpia de hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables es, sin duda, un aspecto importante a tener en cuenta dentro del lanzamiento real de este gas como “vector energético” del futuro, dentro de una sociedad que demanda, cada vez más, un “desarrollo sostenible”.
En este documento se trata de plantear una producción de hidrógeno limpia, a partir de una fuente de energía como es la eólica, para solventar el problema de almacenamiento de excedentes energéticos, tan frecuente en las fuentes de energía renovables.

2.-DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS

2.1.- ELECTROLIZADOR.

El electrolizador está montado en un contenedor de 40 ft que comprende la planta de proceso, la sala de control y de potencia eléctrica (transformadores y rectificadores) y los elementos auxiliares como el tratamiento de agua y la ósmosis inversa, el compresor de aire para instrumentación y el sistema de refrigeración.
Sus conexiones se limitan a aportaciones de agua y potencia eléctrica y salida de hidrógeno. Adicionalmente se conecta el cableado para telecontrol y supervisión:
- Conexión eléctrica: 2 cables para 315 A cada uno más uno para 63 A, todos ellos trifásicos para 400 V, 50Hz.
- Conexión de hidrógeno: Para suministrar hasta 60 Nm3/h de gas de pureza comercial (99,8%) a una presión hasta 10 barg.
- Conexión de agua: para recibir un caudal de 60 litros/hora a presión de 1 barg. Esta línea de suministro de agua estará provista una electroválvula de cierre.

2.2 COMPRESOR.

Las características técnicas de la planta de compresión de Hidrógeno a instalar las siguientes:
Modelo HFS 15.4-13-DUO II
Presión de aspiración de 2,0 – 4,0 bar
Caudal de 2 x 18,0 a 30,9 m³/h
Caseta de hormigón de insonorización para la instalación en la intemperie de -20ºC a +40ºC
Características de construcción:
• Tramo de aspiración:
- tubería conexión gas: DN50, DIN2950, G11/2”
- válvula cierre
- electroválvula de cierre Ex
- válvula anti-retorno
- manómetro presión de aspiración
- depósito de aspiración (volumen geométrico: 100 dm3) para la recogida del caudal de gas alojado durante la ventilación del latiguillo de llenado y la ventilación de la caja del cigüeñal
- filtro de aspiración "MICRONIC", 10μ
- válvula de descarga
- presostatos (Ex) para el control de la presión de entrada mínima 1,5 bar /máxima 4,5 bar.
- válvula de seguridad con tubería de venteo hacia la atmósfera
• Datos técnicos del compresor C 15.4:
- Medio: Hidrógeno
- Presión de aspiración: 2,0 a 4,0 bar
- Temp. de aspiración: 0 hasta +40 ºC
- Temp. ambiente: -20 hasta +40º C (ventilación y calefacción están integrados en la caseta)
- Presión nominal: 220 bar ajustados en la válvula de seguridad
- Presión de trabajo: 200 bar
- Caudal:              18,0 Nm³/h con 2,0 bar presión aspiración
30,9 Nm³/h con 4,0 bar presión aspiración (con +20ºC y 1013 mbar ef.)
Caudal según la norma VDMA 4362
Tolerancia +/-5% medido con un medidor de caudal.
- Revoluciones: 1320 r / min
- Etapas de compresión: 3
- Cilindros: 4
- Dimensiones de los cilindros: diám. 32/60/32/15 mm
- Recorrido del pistón: 50 mm
- Velocidad media del pistón: 2,4 m/s
- Potencia absorbida con presión nominal:         7,4 kW con 2,0 bar de presión de aspiración
12,4 kW con 4,0 bar de presión de aspiración.
- Accionamiento: por correas
- Caudal de aire de refrigeración: min. 3.800 m³/h
• Bloque compresor:
- bomba de aceite para la lubricación por presión
- descarga de la caja del cigüeñal con retorno del gas la aspiración
- refrigerador intermedio refrigerado por aire después de cada etapa
- refrigerador posterior, refrigerado por aire, temp. salida del aire ca. 15ºC a 25ºC sobre la temp. del aire de refrigeración
- válvulas de seguridad después de cada etapa, con ventilación
- válvula de seguridad para la presión final homologado por el TÜV
- válvula para el mantenimiento de la presión y anti-retorno
- descarga de la caja del cigüeñal con retorno de los gases a la aspiración
- válvula de seguridad para el depósito acumulador con ventilación
- unidad de aspiración y compresión de los gases del cigüeñal y gases de expansión.
• Sistema de purga automático:
- descarga de los condensados del separador final durante el funcionamiento de
la planta en ciclos fijados. La descarga se realiza a través de una válvula neumática. El pilotaje de este sistema se realiza mediante una electroválvula (Ex).
- descarga de arranque incluido en el sistema de la descarga de los condensados
- conexión para un sistema de almacenamiento de los condensados
- sistema de almacenamiento de los condensados depósito de 200 litros para la separación de aceite y agua del gas, retorno del gas a la aspiración a través de una electroválvula (Ex)
• Dispositivos de control:
- sensor de presión de aceite (ex)
- manómetro para la presión final
- sensor de temperatura para la última etapa
• Motor eléctrico:
Tipo: motor eléctrico trifásico
Potencia nominal: 15 kW
Revoluciones: 2933 r/min
Tensión nominal: 400 V (+/-5%)
Frecuencia: 50 Hz
Funcionamiento: continuo, arranque estrella triángulo
Forma de contrucción: B3
Protección: IP 55
Protección contra explosiones: EExde II C T1
Clase de aislamiento: F
• Pilotaje eléctrico:
SPS (PLC) para el pilotaje y el control de todos los elementos y parámetros del compresor. Si se produce una desviación en el funcionamiento el compresor se desconecta automáticamente y indica la causa en el DISPLAY.
Temp. ambiente: -20 ºC hasta +40 ºC
Tensión de trabajo: 3 x 400 V (+/-5%), 50 Hz
Tensión de pilotaje: 24 V, 50 Hz y 24 V cc
Protección: IP55
Fuente de alimentación:
- interruptor principal
- estrella triángulo con relé térmico de sobrecarga
- transformador con fusibles en el primario y el secundario
- interruptor de emergencia
- fuente de alimentación, estabilizada para 24 Vcc
Unidad electrónica de pilotaje con circuito impreso principal con Eprom e Interface
Panel con LCD-Display, contador de las horas de funcionamiento
Unidad electrónica de control de los siguientes estados del compresor:
- presión de aspiración mín./máx.
- presión del aceite
- temperatura de la última etapa
- temperatura del aire de refrigeración
- presión final
- temperatura ambiental
- sobrecorriente del motor
Calefacción para el rack con regulación de temperatura
Contador de ciclos para el separador final
Relee temporizado para el sistema de condensados
Módulo SPS para el pilotaje de la máquina
Todos los bornes y relees necesarios
Barreras de seguridad para todos los sensores (separación galvánica)
El módulo de potencia, el módulo de pilotaje así como el teclado de manejo están ubicados en un rack separado del compresor fuera del área Ex.
Los sensores de temperatura, termostatos y sensores de presión están ubicados en los lugares adecuados en el compresor o en la carcasa.
• Sistema de tratamiento de gas a alta presión:
- el sistema de tratamiento de gas está instalado después del compresor y trabaja con una presión entre 150 bar hasta 350 bar
- los cartuchos para el secado del gas están cargados con tamiz molecular y pueden ser recargados completamente (duración del cambio: 30 minutos )
- Calidad del gas de salida del filtro:
Temperatura del gas: 0 a +50 ºC
Caudal: 28 a 48 m³/h
Humedad a la entrada: 40 mg/m³
Punto de rocío a presión: -20 ºC
Contenido de aceite: máx. 8 a 10 ppm
Duración de los cartuchos
-con las condiciones normales: 2000 horas
Consiste en:
- separador de aceite y agua con válvula automática de condensados
- válvula anti-retorno
- válvula de ventilación con manómetro
- 4 x carcasa (PN350) con 4 cartuchos de larga duración (MS)
- medidor de punto de rocío
- sensor para la medición del punto de rocío
El medidor de punto de rocío está montado en el panel de pilotaje y controla el punto de rocío del gas. Si el punto de rocío a presión sube de –25 ºC se conecta una señal de aviso. Con –20 ºC se apaga el compresor. Este sistema evita la aportación de la humedad al sistema de almacenamiento y hace posible el máximo aprovechamiento de los cartuchos secantes.
• Caseta de hormigón insonorizada:
- todos los componentes de la planta incluido el sistema de almacenamiento B2400 están ubicados dentro de una caseta de hormigón insonorizada para la instalación a la intemperie
- nivel de ruido: aprox: 65 dB (A) +/- 2 dB (A), medidos en 1m de distancia con radiación libre según norma DIN 45635
- caseta de hormigón armado
- apertura para el aire de refrigeración con silenciador
- apertura para el aire de ventilación con silenciador
- puertas en todos los lados para los trabajos de mantenimiento con cerradura
- calefacción eléctrica, aprox. 1200 VA
- protección contra rayos eléctricos
- pintado
- canalización del agua de lluvia
- dimensiones: longitud 5000mm x ancho 2600mm x alto 2900mm
- peso: aproximadamente 30000 Kg
- dispositivo para el control de la concentración del gas 15% = paro

2.3 MOTOGENERADOR.

El grupo motogenerador con motor de hidrógeno, está montado en un contenedor de 20 ft que, además del motor y el generador acoplados incluye los armarios eléctricos y de control. El contenedor soporta el intercambiador agua-aire para refrigeración del motor. La ventilación del contenedor se efectúa a través de silenciadores acústicos.
Sus conexiones se limitan a la alimentación con hidrógeno a presión estabilizada, el cableado eléctrico de potencia y el cableado para telecontrol y supervisión.
- Conexión eléctrica: para suministrar 60 kW a 400V, 50 Hz, trifásico.
- Conexión de hidrógeno: para una alimentación de 70 Nm3/h a una presión estabilizada en un valor en el rango entre 25 y 60 mbar.

2.4 ALMACENAJE DE HIDRÓGENO.

Se realizará en 7 bloques de 28 botellas de 50 litros de capacidad a 200 bar, lo que totaliza 246,4 Nm3 de H2 por bloque y 1.724,8 Nm3 el conjunto del almacenamiento.
Estos bloques se interconectarán de forma que formen dos conjuntos de almacenamiento de H2, con la posibilidad de aislamiento de cada grupo.
Se incluirán además los elementos necesarios en la etapa de descompresión, según los esquemas adjuntos, de modo que en una primera etapa se reducirá la presión del conjunto a 14 bar, y en una segunda etapa la presión se reducirá al rango de 25 a 60 mbar, para suministro al motogenerador.

3.- CANALIZACIÓN ELÉCTRICA

Las distintas líneas eléctricas a realizar son las siguientes:
• Alimentación al electrolizador: se realizará mediante 2 cables para 315 A cada uno más uno para 63 A. Todos trifásicos para 400 V, 50 Hz.
• Alimentación al compresor: para una potencia nominal de 15 kW a 400 V 50 Hz trifásica.
• Motogenerador a centro de transformación: para el transporte de la energía eléctrica generada en el motogenerador 60 kW a 400 V, 50 Hz, trifásica.
• Lineas de control y supervisión: trazadas hasta cada uno de los elementos referenciados y a los contadores de energía.

4.- RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

La red de abastecimiento de agua para los equipos, consiste en una tubería de polietileno, de 40 mm de diámetro alojada en la correspondiente zanja y provista de las correspondientes válvulas de compuerta y arquetas. Dicha red se prevé desde el depósito ubicado en la caseta situada frente al ala de control del edificio, hasta el electrolizador, ubicado en la losa de la explanada.
Dada la diferencia de cotas entre el depósito (cota 645) y la explanada (cota 640), y teniendo en cuenta la presión necesaria de 1 bar para el funcionamiento del electrolizador, la red se complementa con un equipo de bombeo con variador y presostato electrónico para garantizar la presión en los equipos.

4.- OBRAS VARIAS

Se realizarán varias obras necesarias para el acondicionamiento del terreno para los equipos, cerramientos perimetrales, canalizaciones desagüe, puestas a tierra, etc, con objeto de dejar la instalación operativa y funcionando.


5.- PRESUPUESTO
El presupuesto total de las obras en ejecución por contrata se eleva a la cantidad de
302.111 €

5.- DIAGRAMA DE BLOQUES

6.- IMAGEN DE LA INSTALACIÓN


viernes, 23 de noviembre de 2012

NUEVO PROGRAMA DIMENSIONADO SISTEMAS DE BALANCE NETO


YA ESTÁ DISPONIBLE EL NUEVO PROGRAMA PARA DIMENSIONAR SISTEMAS FOTOVOLTAICOS SEGÚN EL CRITERIO DE BALANCE NETO




Si quieres solicitar la versión de prueba ponte en contacto a través del mail de  WALIKI, waliki1@gmail.com




Además podrás saber la rentabilidad de la instalación



jueves, 11 de octubre de 2012

ELECTRIC CARS

Como se puede ver, el coche eléctrico poco a poco esta haciéndose un hueco en la industria automovilística y todos los fabricantes disponen de una oferta bien híbrida o totalmente eléctrica. ¿Será que las altas esferas conocen "algo" sobre el "peak oil" y están tomando ya posiciones?
En este caso el fabricante estadounidense TESLA, ha apostado fuerte por el coche del futuro y que se recargará a través de fuentes renovables.
En la primera imagen podemos ver la ubicación de los supercargadores a lo largo de EEUU, que permitirán recargar el vehículo según su autonomía (240 km); y lo más importante, SERÁ TOTALMENTE GRATIS PARA LOS PROPIETARIOS DEL TESLA, Modelo S.


Imagen 1

El tiempo de recarga será de 30 minutos.


Presentación del evento.



jueves, 24 de mayo de 2012

EL FACTOR DE POTENCIA Y SUS IMPLICACIONES EN LOS SISTEMAS DE GENERACIÓN FV EN LAS MICRORREDES ELÉCTRICAS

1.- ¿Qué es el factor de potencia?

Para entender qué es el factor de potencia, primeramente vamos a definir una serie de conceptos básicos.
kW.- potencia de trabajo, también llamada potencia activa, potencia real, etc. Es la potencia que realmente hace funcionar el equipo y transforma en trabajo útil.
kVAr.- potencia reactiva. Es la potencia que los equipos (transformadores, motores, relés) necesitan para generar el flujo magnético y permitir crear un campo eléctrico.
kVA.- potencia aparente. Es la suma vectorial de los kVAr más los kW.
Vamos a utilizar una simple analogía para entender los conceptos mencionados anteriormente. Pensemos en un día de mucho calor, en el que te sientas en una terraza y pides una buena jarra de cerveza fría; pues bien, la parte que realmente sacia tú sed, está representa por los kW ( figura 1 ).
Desgraciadamente, la vida no es perfecta, por lo que en esa maravillosa y fresca jarra de cerveza viene una porción de espuma (espuma que verdaderamente no calma tu sed). Esta espuma es la representación de la potencia reactiva kVAr.
El contenido total de la jarra, kVA , es la suma de kW (la “cerveza”) más los kVAr (la “espuma”).
Ahora que tenemos claro algunos conceptos básicos, estamos preparados para entrar en el concepto de factor de potencia.

2.- Factor de Potencia

El factor de potencia se define como el ratio entre la potencia activa y la potencia aparente.
FP=kW/kVA
Recurriendo a nuestra analogía “cervezil”, el factor de potencia sería la relación entre cerveza (kW) y la cerveza más la espuma (kVA), es decir:
FP=kW/kW+kVAr=cerveza/cerveza+espuma
Las implicaciones que supone el factor de potencia son las siguientes:
·                       - cuanta más espuma tengamos ( cuanto mayor sea el porcentaje de kVAr), menor será la relación entre kW a kVA, por lo que el factor de potencia será más bajo, vamos, que calmaremos peor nuestra sed,
·                       - cuanto menos espuma tengamos (cuanto menor sea el porcentaje de kVAr), mayor será la relación entre kW (cerveza) a kVA (cerveza+espuma), es decir, el factor de potencia será más alto, consecuencia; con el mismo euro que nos cuesta la jarra de cerveza, en este caso saciaremos mejor nuestra sed.
El símil de la jarra de cerveza es un poco simple, solamente pretende entender el “concepto” de los tres términos utilizados en la definición del factor de potencia. En realidad, para calcular la potencia aparente kVA, necesitamos determinar la “suma vectorial” de los kVAr y los KW, lo que implica ir un paso más y entender el ángulo que forman estos dos vectores.
Volvamos a utilizar una nueva analogía con objeto de entender el concepto. Supongamos que Pedro está arrastrando una pesada carga (figura 2). La potencia de trabajo de Pedro (potencia activa) que se realiza en el sentido del avance, y que es adónde Pedro quiere trasladarla, representa los kW.
Desafortunadamente, Pedro no puede arrastrar la carga de una forma perfectamente horizontal al sentido del avance, lo tiene que realizar soportando la cuerda de tiro sobre uno de sus hombros, lo que provoca un ángulo con la horizontal y por tanto, un poco de potencia reactiva, es decir kVAr.
La potencia aparente que Pedro está realizando kVA, para arrastrar la carga, es entonces la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva.
El triángulo de potencia representado en la figura 3, ilustra la relación existente entre los tres conceptos kW, kVA, kVAr, el factor de potencia y sus características eléctricas.
En un mundo ideal tendríamos que los kVAr serían muy pequeños (la espuma sería prácticamente inexistente) y por tanto, la relación potencia activa potencia aparente sería prácticamente igual (mas cerveza, menos espuma)
De forma similar, en un mundo ideal, en la carga que arrastra Pedro, los kVAr serían muy pequeños, los kW y los kVA serían muy similares, por lo que Pedro, no tendría que desaprovechar esfuerzo debido a la altura de su cuerpo, el ángulo formado entre kW y kVA se aproximaría a cero y será más eficiente el trabajo realizado para el desplazamiento de la carga.
La moraleja que podemos extraer de todo esto es que para disponer de un sistema “eficiente”, debemos de reducir la cantidad de potencia “no directamente aprovechable”, es decir, necesitamos factores de potencia, en lo posible, lo más cercanos a la unidad.

3.- Cargas Eléctricas

En los circuitos eléctricos nos encontramos con tres tipos  de elementos pasivos (necesidad de energía): resistencias, inductancias y capacitancias. Estos elementos (cargas) se caracterizan por la demanda de una tensión de alimentación y de una intensidad que circula por el mismo.

·         Resistencias.- Las resistencias se comportan como elementos no inerciales bajo el punto de vista de la relación tensión/intensidad, es decir, no se establece ninguna descoordinación temporal entre una y otra.
·         Inductancias.- Las inductancias, por el contrario, se comportan como elementos con una inercia no despreciable desde el punto de vista de la relación tensión/intensidad, provocando una descoordinación temporal, un retraso en este caso, de la intensidad en relación a la tensión de alimentación.
·         Capacitancias.- Finalmente las capacitancias, que se comportan también como elementos inerciales de naturaleza contraria a las inductancias, produciendo en este caso un adelanto de la intensidad en relación a la tensión de alimentación.

La representación sencilla fasorial de los tres tipos de carga mencionados se puede observar en la figura 4.

Figura 4.

Estas cargas, por su distinta naturaleza, se comportan de forma diferente en lo que se refiere a la energía absorbida.
Los elementos de un circuito eminentemente resistivos, toman en todo momento potencia de la fuente. En cualquier instante considerado, lo potencia demandada es positiva. Se comportan pues, con respecto a la energía como un sumidero. Ejemplos de estos elementos son estufas eléctricas, calentadores de agua, planchas, etc.
Los elementos fundamentalmente inductivos, por el contrario, acumulan energía en forma de campos magnéticos, dependientes de la intensidad que circula por ellos en cada instante. Ejemplos de estos elementos son los motores de inducción, los balastros de las lámparas de descarga en gas, máquinas de soldadura en arco, etc.
En los elementos fundamentalmente capacitivos, la energía se acumula en forma de campos electrostáticos dependientes de la tensión aplicada en cada instante. El ejemplo más típico de estos elementos son los condensadores.
Los elementos resistivos consumen potencia activa (kW), mientras que los elementos inductivos y capacitivos, necesitan consumir potencia reactiva (kVAr).

4.- Potencia Compleja

El concepto de potencia en corriente alterna es ligeramente más difícil de comprender que en corriente continua, debido fundamentalmente a la aparición de un nuevo parámetro – el tiempo – en función del cual varían la tensión aplicada y la intensidad demandada por el circuito. Si la tensión aplicada al circuito (u) evoluciona en el tiempo según una función senoidal, [ u(t)=Uo x sen ωt ], y el circuito contiene solamente consumidores lineales, la intensidad (i) lo hará igualmente según esta misma función, [ i(t)=Io x sen ωt ] siempre y cuando solamente existan cargas resistivas, como hemos visto en la figura 4.
En el caso de que existan elementos inductivos y capacitivos, la intensidad y la tensión no estarán en fase, es decir, existirá un adelanto o retraso del vector intensidad con respecto a la tensión, provocando por tanto un ángulo entre ellos. Este ángulo, que denominaremos θ, lo debemos de introducir en la ecuación anterior de la intensidad, con objeto de generalizarla, de tal modo que nos sirvan para los tres tipos de cargas mencionadas en el punto 3. De este modo, la intensidad en un circuito quedará definida de la siguiente forma:

[ i(t)=Io x sen (ωt + θ) ]

La potencia instantánea (p), en los circuitos de corriente alterna senoidal, es:

p=Uo x sen ωt x Io x sen (ωt + θ)

Desarrollando la fórmula anterior y recordando que el valor eficaz de una función senoidal, es la media cuadrática de la función a lo largo de un período, podemos escribir la fórmula de la potencia activa de la siguiente forma:
p= U x I x cos θ + U x I x cos (2 ωt + θ)

Vemos claramente que la potencia total demandada por un circuito de cualquier tipo, en corriente alterna senoidal, se compone de dos partes:
·              La primera se corresponde con un término constante, [U x I x cos θ] y al que denominamos potencia activa (kW), es decir, la cerveza,
·                   Un término variable de forma periódica, cuyo período positivo representa que la carga toma energía de la red y el período negativo que la devuelve. A esta potencia la denominamos potencia reactiva (kVAr), la espuma.
Estas dos potencias sumadas geométricamente determinan un triángulo rectángulo denominado Triángulo de Potencias y cuya representación “gráfica” corresponde con la figura 2 de Pedro arrastrando la carga.
El significado físico de este triángulo es que en corriente alterna, el valor eficaz de la intensidad que tomamos de la red para realizar un trabajo, tendrá que ser tanto mayor cuantos más elementos inductivos estén presentes en el circuito, debido, como hemos visto, a la descoordinación existente entre la tensión y la intensidad, o dicho de otra forma cuanto peor sea la relación entre la potencia tomada de la red y la realmente empleada en realizar el trabajo, a la que se ha convenido en llamar Factor de Potencia.

5.- Inversores para instalaciones aisladas y su capacidad para entregar reactiva.

En los sistemas aislados, “la red”, está generada por los inversores, por lo que, en el caso de tener cargas inductivas, éste, debe tener la capacidad de entregar potencia reactiva al sistema, en tanto en cuanto no coloquemos equipos de mejora del factor de potencia (bancos de condensadores).
En principio, los inversores FV para instalaciones aisladas, disponen de la capacidad para suministrar potencia reactiva, cuyo límite viene impuesto por la máxima intensidad que puede soportar la electrónica de potencia del equipo. Siempre y cuando el valor absoluto de la intensidad máxima admitida por la electrónica de potencia no se supere, el ángulo de fase del vector intensidad puede ser modificado según las condiciones del sistema.
La figura 5 representa la zona teórica en la que puede operar el vector intensidad en un inversor FV bidireccional de conexión a red, así como la restricción impuesta por la electrónica de potencia debida a la incapacidad de la fuente DC (módulos fotovoltaicos) de permitir sobrecargas.
Figura 5.
En la figura 5 el circulo azul representa la zona teórica de operación de la intensidad nominal máxima (Imax,R) y el verde la máxima intensidad de sobrecarga admisible teórica (Imax,OL).
Como hemos mencionado, el factor de potencia es el coseno del ángulo de desfase existente entre la potencia activa y la potencia reactiva. En los inversores fotovoltaicos utilizados, en el caso de que necesitemos alimentar por ejemplo, una mini-red eléctrica, debemos de cerciorarnos que éstos tienen la capacidad de entregar reactiva y en qué proporción.
Cuándo se esté diseñando el sistema de potencia para alimentar la mini-red eléctrica, es de suma importancia conocer el factor de potencia de la red de distribución, con objeto de calcular la potencia aparente de los inversores, medida ésta en kVA.
Por lo general, en las características técnicas de los inversores, la potencia de salida en CA, se da en potencia activa (kW), no en kVA (aparente), sin embargo, sí que suelen indicar el factor de potencia en el que puede trabajar el equipo. En la Figura 6 se muestra un extracto de las características técnicas de un inversor fotovoltaico para instalaciones aisladas.

Figura 6.

Es decir, este inversor tiene la capacidad de trabajar entre coseno de phi =+1, es decir ángulo igual a 0, o lo que es lo mismo, toda la potencia de salida será activa; coseno de phi= 0, ángulo igual a 90 º, por lo que toda la potencia de salida será reactiva. Entre 0 y 1, la reactiva generada será inductiva y en el 2º cuadrante la reactiva sería capacitiva.
En realidad, a medida que un inversor va trabajando con cosenos de phi inferiores a 1, su rendimiento decrece considerablemente, como se puede observar en la figura 7 de un inversor cuya potencia aparente es de 1200VA.
Figura 7.

Paralelamente con la disminución del factor de potencia, también se incrementa la distorsión armónica total, lo que empeora la calidad de la onda senoidal generada. Como muestra, la figura 8 representa las formas de onda de la tensión y la intensidad para un factor de potencia de 0,55 y una potencia del 50% (600W) del inversor anterior.
Figura 8.

Una de las conclusiones importantes que podemos extraer hasta ahora de las anteriores gráficas es que, si bien, ciertos inversores fotovoltaicos son capaces de generar potencia reactiva, no es conveniente que el factor de potencia en el que trabaje baje de 0,9, no solo por la reducción de la eficiencia, sino porque se acorta también la vida útil de la electrónica de potencia, sobretodo si el equipo está trabajando prácticamente la mayor parte de su funcionamiento por debajo de este umbral. En el caso de que sea necesario alimentar una red con factores de potencia inferiores al mencionado, ya veremos cómo lo podemos solucionar a través del cálculo de un banco de condensadores.

6.- Ejemplo de cálculo de un inversor para alimentar a una mini-red con factor de potencia inferior a 1.

Supongamos que tenemos que alimentar una mini-red cuya carga máxima es de 20 kW con coeficiente de simultaneidad 1, pero que de forma puntual el factor de potencia es 0,92. En principio, si solamente atendemos a los 20 kW, tenderíamos a  plantear 2 inversores de 10 kW, sin embargo, debemos tener en cuenta la potencia “extra”; potencia reactiva que supone el factor de potencia de 0,92.
Tenemos que S=P/0,92, es decir, S=20 kW/0,92=21,74 kVA
Sabemos que S2 = P2 + Q2, con lo que Q= (S2 – P2)1/2 =(21,742 – 202)1/2=8,52 kVAr
Dos inversores de 10 kW cada uno (20 kW) nunca podrán aportar la potencia aparente de 21,74 kVA ya que la máxima potencia aparente, si tomamos factor de potencia 0,92 sería:
P (kW)= 10 x 0,92 = 9,2 kW
α=arc(0,92)=23º
Q (kVAr)= 10 x  sen 23º=3,9 KVAr x2= 7,8 kVAr < 8,52 kVAr necesarios
S=(P2 + Q2)1/2=(18,42 + 7,82)1/2=19,98 kVA < 21,74 kVA necesarios
En estos casos siempre debemos de sobredimensionar los inversores, con lo que para este ejemplo sería necesario al menos dos inversores cuya suma de potencia aparente sea de unos 22 kVA.

domingo, 13 de mayo de 2012

ENERGÍA ALMACENADA EN UN MÓDULO FOTOVOLTAICO

Este post inaugura una nueva etapa de escritos con un carácter menos “técnico”, pero no por ello menos importante, y cuyo objetivo es desmontar algunas de las grandes falacias que se vierten sobre las tecnologías de generación eléctrica mediante energías renovables.
Estamos inmersos en la tercera revolución industrial, el que lo quiera ver, que lo vea, el que no, que no se eche las manos a la cabeza afirmando que nadie le avisó. Al igual que sucedió con la primera revolución industrial, en la que el carbón fue la fuente primaria que alimentó a las máquinas de vapor, en la segunda fue el petróleo barato, en ésta, las energías renovables juegan y van a jugar un papel protagonista y esencial en la transición al nuevo modelo energético que se está fraguando.
Los detractores de las energías renovables argumentan, de forma totalmente banal, que los costes de generación con este tipo de tecnologías son muy elevados. No voy a entrar en este artículo en contrarrestar una afirmación tan sumamente mezquina y que además responde a grandes intereses de carácter geopolítico, utilizando para ello una retahíla de manifestaciones justificativas de las bondades de las energías renovables. No, simplemente vamos a analizar, con una visión energética, la cantidad de “combustible” que hay almacenado en una placa fotovoltaica y que además, nos sale a precio de ganga.
Resulta que un módulo fotovoltaico de 100 Wp, ubicado en una zona en la que digamos que tenemos 1600 horas equivalentes, produciría a lo largo de su vida útil ( 25 años ), la cantidad de energía siguiente:

0,1 kWp x 1.600 kWh/kWp x 25 años= 4.000 kWh

Una persona pedaleando en una bicicleta y que alimentase un generador eléctrico mantiene una media de 100 Watios-hora, por lo que este sujeto para generar la misma cantidad de energía, debería de estar pedaleando 40.000 horas, o lo que es lo mismo, si da pedales durante 40 horas por semana, necesitaría 1.000 semanas, es decir, más de 19 años.
Pero lo más importante para entender el desarrollo alcanzado por nuestra generación es que toda la energía almacenada en un módulo fotovoltaico nos sale, en realidad, a precio de ganga. Esta afirmación que no es obvia y menos para los dirigentes cortoplacistas de nuestros (des)gobiernos, el experimento de la bicicleta nos ayudará a comprender mejor. Tan solo necesitamos asignar a cada hora de pedaleo el coste del salario mínimo interprofesional, que en España es de 21,38 euros por día ó 2,67 euros por hora (asumiendo una jornada laboral de cuarenta horas semanales). De este modo, el coste de pedalear 40.000 horas (periodo en el que obtendríamos la energía equivalente a la que puede proporcionar la placa fotovoltaica) sería de 106.800 euros. Hoy en día, el coste de una placa fotovoltaica de 100 Wp en España promedia los 280 euros y además utiliza un combustible gratis y eterno a escala humana. Si este coste es caro, mas caro sería tener que generarlo yo mismo pedaleando, pero ya decía mi abuela que “ No hay imperios sin esclavos”.