torres la eficiencia energÉtica en las redes elÉctricas mario brugnoni grupo energía y ambiente...

TORRESTORRESLA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LAS

REDES ELÉCTRICAS

Mario Brugnoni

Grupo “Energía y Ambiente” Departamento de Electrotecnia

Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires

INTRODUCCIÓN AINTRODUCCIÓN A

LA PROBLEMÁTICA LA PROBLEMÁTICA

ENERGÉTICAENERGÉTICA

Puede ser caracterizada por la Puede ser caracterizada por la disponibilidad de recursosdisponibilidad de recursos, , los los factores económicosfactores económicos y el y el impacto ambientalimpacto ambiental. Este . Este enfoque ha sido denominado por enfoque ha sido denominado por algunos autores como “algunos autores como “el el trilema energéticotrilema energético”. ”.

Hoy, la humanidad se encuentra Hoy, la humanidad se encuentra lejos de las 2000 a 3000 lejos de las 2000 a 3000 calorías por día, que calorías por día, que necesitaba el hombre primitivo necesitaba el hombre primitivo para sobrevivir. El presente para sobrevivir. El presente muestra los desarrollos del muestra los desarrollos del transporte y los artefactos de transporte y los artefactos de recreación y confort, así como recreación y confort, así como una industria en constante una industria en constante crecimiento.. crecimiento..

De esta forma el consumo de De esta forma el consumo de energía se ha ido energía se ha ido incrementando a valores que, incrementando a valores que, para las sociedades para las sociedades desarrolladas, superan en desarrolladas, superan en más de 100 veces las cifras más de 100 veces las cifras antes mencionadasantes mencionadas

Nuestra civilización se ha Nuestra civilización se ha construido en base a los construido en base a los combustibles fósiles. En poco combustibles fósiles. En poco tiempo se está consumiendo tiempo se está consumiendo aquello que la naturaleza tardó aquello que la naturaleza tardó millones de años en crear.millones de años en crear.

En la medida que estos En la medida que estos combustibles comiencen a combustibles comiencen a agotarse su suministro y su agotarse su suministro y su costo se verá cada vez más costo se verá cada vez más influenciado por el clima, por influenciado por el clima, por los vaivenes políticos de los los vaivenes políticos de los países productores, por las países productores, por las guerras y por otros conflictos guerras y por otros conflictos

A las dificultades que surgen a A las dificultades que surgen a medida que se incrementa la medida que se incrementa la tendencia a la escasez del tendencia a la escasez del producto se agregan las producto se agregan las consecuencias sobre el cambio consecuencias sobre el cambio climáticoclimático

¿Son las Energías Renovables ¿Son las Energías Renovables (ER) y el Uso Racional y (ER) y el Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE) Eficiente de la Energía (URE) la solución del problema?la solución del problema?

Se podría decir que ni hoy, ni Se podría decir que ni hoy, ni a mediano plazo, existen a mediano plazo, existen fuentes de energía, en gran fuentes de energía, en gran escala y económicamente escala y económicamente competitivas, que puedan competitivas, que puedan reemplazar la utilización reemplazar la utilización masiva de combustibles masiva de combustibles fósiles, excepto la nuclear o fósiles, excepto la nuclear o la hidroeléctrica.la hidroeléctrica.

Todos los esfuerzos dedicados a Todos los esfuerzos dedicados a la promoción del URE y las ER la promoción del URE y las ER sólo consiguen, por el momento, sólo consiguen, por el momento, la mitigación de los efectos del la mitigación de los efectos del cambio climático. Estas cambio climático. Estas acertadas medidas no alcanzan acertadas medidas no alcanzan para frenar la acumulación de para frenar la acumulación de dióxido de carbono y otros GEIs dióxido de carbono y otros GEIs en la atmósfera.en la atmósfera.

Resulta evidente que si se quiere Resulta evidente que si se quiere lograr un futuro sustentable será lograr un futuro sustentable será necesario multiplicar los esfuerzos necesario multiplicar los esfuerzos dedicados a reducir la demanda dedicados a reducir la demanda energética, aún sacrificando los energética, aún sacrificando los consumos superfluos. consumos superfluos. Simultáneamente deberán Simultáneamente deberán incrementarse las investigaciones incrementarse las investigaciones sobre el desarrollo de nuevas sobre el desarrollo de nuevas fuentes fuentes

EL USO EFICIENTE DE LA ENERGIA

UN TEMA DE ALTA PRIORIDAD

El Uso Eficiente de la Energía es la El Uso Eficiente de la Energía es la medida más efectiva, a corto y medida más efectiva, a corto y mediano plazo, para lograr una mediano plazo, para lograr una

reducción significativa de las emisiones reducción significativa de las emisiones de COde CO22 y de otros gases de efecto y de otros gases de efecto

invernadero y postergar el invernadero y postergar el agotamiento de los recursosagotamiento de los recursos

Este concepto es aplicable a toda la Este concepto es aplicable a toda la cadena de generación, transmisión, cadena de generación, transmisión,

distribución y uso final de la energía. distribución y uso final de la energía.

GENERACIÓNGENERACIÓN

TRANSMISIÓNTRANSMISIÓN

DISTRIBUCIÓNDISTRIBUCIÓN

USOS FINALESUSOS FINALES

ANÁLISIS DE USOS ANÁLISIS DE USOS FINALES POR FINALES POR

SECTORESSECTORES

Usos finalesUsos finalesAnálisis por sectoresAnálisis por sectores

Sector Industrial:Sector Industrial:

La mayor parte (aproximadamente La mayor parte (aproximadamente el 75%) del consumo corresponde el 75%) del consumo corresponde a los motores eléctricos que, a su a los motores eléctricos que, a su vez, accionan bombas, vez, accionan bombas, compresores, ventiladores y otros compresores, ventiladores y otros aparatos mecánicos. aparatos mecánicos.


Sector residencialSector residencial

Según relevamientos basados en Según relevamientos basados en encuestas y mediciones, se observa encuestas y mediciones, se observa que los tres principales usos finales que los tres principales usos finales de energía eléctrica son la de energía eléctrica son la iluminación (el 32% del consumo iluminación (el 32% del consumo total), la conservación de alimentos total), la conservación de alimentos (30%) y televisión y asociados (13%).(30%) y televisión y asociados (13%).


Sector serviciosSector servicios Este sector comprende edificios Este sector comprende edificios

comerciales y públicos (74% del comerciales y públicos (74% del consumo total del sector en 1994), el consumo total del sector en 1994), el alumbrado público (19%) y los alumbrado público (19%) y los servicios sanitarios (7,4%). servicios sanitarios (7,4%).

Se supone que el 53% del consumo en Se supone que el 53% del consumo en los los edificios comerciales y públicosedificios comerciales y públicos corresponde a la iluminación.corresponde a la iluminación.


En el caso del En el caso del alumbrado alumbrado públicopúblico, el reemplazo de , el reemplazo de lámparas de mercurio, lámparas de mercurio, mezcladoras e incandescentes mezcladoras e incandescentes por las de sodio de alta presión por las de sodio de alta presión reduciría el consumo desde el reduciría el consumo desde el 55% (mercurio) hasta el 80% 55% (mercurio) hasta el 80% (incandescentes(incandescentes)..)..

EFICIENCIA EN EFICIENCIA EN LAS LAS

REDES REDES ELÉCTRICASELÉCTRICAS

FACTS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN FACTS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN FLEXIBLES EN C AFLEXIBLES EN C A

Compensación ShuntCompensación Shunt

SVC (desde 1975)SVC (desde 1975)

STATCOM (desde 1997)STATCOM (desde 1997)

Compensación SerieCompensación Serie

Fija (desde 1959)Fija (desde 1959)

Controlable (desde 1997)Controlable (desde 1997)

COMPENSACIÓN DE COMPENSACIÓN DE POTENCIA REACTIVAPOTENCIA REACTIVA

TRANSMISIÓN DE ENERGÍA EN TRANSMISIÓN DE ENERGÍA EN CORRIENTE CONTINUA DE ALTA CORRIENTE CONTINUA DE ALTA

TENSIÓN (HVDC):TENSIÓN (HVDC):

SUPERCONDUCTORES:SUPERCONDUCTORES:

TRANSFORMADORES CON TRANSFORMADORES CON BAJAS PÉRDIDAS:BAJAS PÉRDIDAS:

PÉRDIDAS EN LA PÉRDIDAS EN LA DISTRIBUCIÓN DE EEDISTRIBUCIÓN DE EE

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

Año

Edenor

Edesur

Edelap

Fuente: Elaboración Propia

Se recuperó el 15% de la energía operada en la red

Logros En DistribuciónPérdidas En La Red

En conjunto, las pérdidas en los En conjunto, las pérdidas en los sistemas de transmisión y sistemas de transmisión y distribución representan entre el 6 y distribución representan entre el 6 y el 7,5 % de la energía eléctrica total el 7,5 % de la energía eléctrica total producida [3]. Típicamente, las producida [3]. Típicamente, las pérdidas son, aproximadamente, 3,5 pérdidas son, aproximadamente, 3,5 % en el sistema de transmisión y 4,5 % en el sistema de transmisión y 4,5 % en el sistema de distribución.% en el sistema de distribución.

En materia de Pérdidas Técnicas las En materia de Pérdidas Técnicas las empresas argentinas ( sin tener en empresas argentinas ( sin tener en cuenta las cooperativas) presentan cuenta las cooperativas) presentan en promedio pérdidas técnicas del en promedio pérdidas técnicas del orden del 6 %.orden del 6 %.

COMO MEJORAMOS LA COMO MEJORAMOS LA

EFICIENCIAEFICIENCIA

GENERACÍON DISTRIBUIDAGENERACÍON DISTRIBUIDA DOMÓTICADOMÓTICA ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA, ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA,

DSMDSM MEDIDORES INTELIGENTESMEDIDORES INTELIGENTES GESTIÓN DEL USUARIOGESTIÓN DEL USUARIO CALIDAD DE ENERGÍACALIDAD DE ENERGÍA CONFIABILIDAD DEL SUMINISTROCONFIABILIDAD DEL SUMINISTRO

DSM ADMINISTRACIÓN DE LA DSM ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDADEMANDA

TECNOLOGÍAS PARA EL URETECNOLOGÍAS PARA EL URE

Las medidas de administración de la carga Las medidas de administración de la carga buscan alisar lo mas posible la curva de buscan alisar lo mas posible la curva de demanda. Esto puede lograrse reduciendo el demanda. Esto puede lograrse reduciendo el consumo en las horas pico y/o trasladándolo consumo en las horas pico y/o trasladándolo a las horas de "valle". a las horas de "valle".

La administración de la demanda es un factor La administración de la demanda es un factor fundamental para reducir los costos del fundamental para reducir los costos del servicio eléctrico. Las empresas distribuidoras servicio eléctrico. Las empresas distribuidoras pueden implementarlo mediante la utilización pueden implementarlo mediante la utilización de métodos de métodos directos e indirectosdirectos e indirectos. .

En el control de carga En el control de carga directodirecto, la empresa , la empresa conecta y desconecta dispositivos de uso final conecta y desconecta dispositivos de uso final con el permiso del cliente. En el control de con el permiso del cliente. En el control de carga carga indirectoindirecto es el cliente quien controla la es el cliente quien controla la carga, respondiendo a señales en las tarifas.carga, respondiendo a señales en las tarifas.

TECNOLOGÍAS PARA EL URETECNOLOGÍAS PARA EL URE Una forma de control de carga Una forma de control de carga directodirecto es el que es el que

se logra a través de los cortes rotativos, lo que se logra a través de los cortes rotativos, lo que fue frecuentemente utilizado en nuestro país. fue frecuentemente utilizado en nuestro país. Los procedimientos utilizados pretenden Los procedimientos utilizados pretenden distribuir los cortes equitativamente, y distribuir los cortes equitativamente, y mantener informados a los consumidores de tal mantener informados a los consumidores de tal modo que estos puedan anticiparse a la modo que estos puedan anticiparse a la interrupción del servicio para cubrir tal interrupción del servicio para cubrir tal deficiencia .deficiencia .

Otras estrategias de control Otras estrategias de control directodirecto de carga de carga incluyen un acuerdo previo con el usuario, incluyen un acuerdo previo con el usuario, frecuentemente combinadas con incentivos. En frecuentemente combinadas con incentivos. En muchos países esto permite cortar el suministro muchos países esto permite cortar el suministro a ciertos aparatos de uso final en forma a ciertos aparatos de uso final en forma programada o respondiendo a determinadas programada o respondiendo a determinadas señales emitidas por la empresa de distribución. señales emitidas por la empresa de distribución.

TECNOLOGÍAS PARA EL URETECNOLOGÍAS PARA EL URE

La opción de control de carga La opción de control de carga indirectaindirecta más más simple es la denominada "tarifa simple es la denominada "tarifa interrumpible", según la cual se ofrece una interrumpible", según la cual se ofrece una tarifa más baja a los usuarios que estén tarifa más baja a los usuarios que estén dispuestos a aceptar la interrupción del dispuestos a aceptar la interrupción del suministro durante los períodos de demanda suministro durante los períodos de demanda de pico. de pico.

Estos acuerdos generalmente se convienen Estos acuerdos generalmente se convienen con consumidores industriales que poseen con consumidores industriales que poseen equipos de generación propios o que pueden equipos de generación propios o que pueden continuar el proceso o parte de él utilizando continuar el proceso o parte de él utilizando alguna fuente alternativa. El incentivo alguna fuente alternativa. El incentivo económico puede también ser suficiente para económico puede también ser suficiente para que ellos acepten interrumpir la producción que ellos acepten interrumpir la producción en el período de corte del suministro en el período de corte del suministro eléctrico. eléctrico.

Generación DistribuidaGeneración Distribuida ““Generación distribuida” o Generación distribuida” o

“generación dispersa” es un “generación dispersa” es un término que se refiere a generación término que se refiere a generación conectada en la red de distribuciónconectada en la red de distribución

El EPRI (Electric Power Research El EPRI (Electric Power Research Institute) define a la GD como “la Institute) define a la GD como “la utilización de tecnologías utilización de tecnologías modulares de generación de modulares de generación de pequeña capacidad, dispersas a lo pequeña capacidad, dispersas a lo largo del “sistema de distribución”, largo del “sistema de distribución”, cerca del punto de consumocerca del punto de consumo

Independiente

Motor recip. respaldoPeak sheving

Fabricante de chips

Celda de Combustible Calidad

Turbina de CombustiónCalor de proceso

Celdas fotovoltaicas

y de combustible

Localización aislada

Turbina de gas y soporte de la Red

EstaciónReceptora

Estación Central

Hospital

Subestación

Residencia

Planta Química

UNA MIRADA AL FUTUROUNA MIRADA AL FUTURO

THE SMART GRIDSTHE SMART GRIDS

Desde los tiempos de Thomas A Desde los tiempos de Thomas A Edison, hace más de 100 años, la Edison, hace más de 100 años, la distribución de electricidad y la distribución de electricidad y la medición del consumo no ha medición del consumo no ha sufrido demasiadas variantes.sufrido demasiadas variantes.

Las redes inteligentes utilizan los Las redes inteligentes utilizan los conceptos antes mencionados conceptos antes mencionados atendiendo todas las necesidades atendiendo todas las necesidades de los comercializadores de de los comercializadores de energía y sus clientesenergía y sus clientes

Una definición para este Una definición para este concepto es: “la concepto es: “la introducción de introducción de inteligencia en todos los inteligencia en todos los componentes de bajo nivel componentes de bajo nivel de una red, de modo que de una red, de modo que ésta se adapte por sí sola ésta se adapte por sí sola a la demanda de energíaa la demanda de energía”.”.

La capacidad para aprovechar La capacidad para aprovechar fuentes de energía renovables de fuentes de energía renovables de pequeña escala que operan como pequeña escala que operan como parte de la red, como por ejemplo: parte de la red, como por ejemplo: edificios con paneles solares, edificios con paneles solares, baterías de autos híbridos y celdas baterías de autos híbridos y celdas de combustible con cogeneración. de combustible con cogeneración. convierte a las redes inteligentes convierte a las redes inteligentes en una respuesta factible y que en una respuesta factible y que hace frente a los temores de hace frente a los temores de reducción de los recursos y a las reducción de los recursos y a las emisiones de CO2emisiones de CO2. .

Celda de CombustibleCelda de Combustible

Generación termoeléctricaGeneración termoeléctrica

SUSTAINABLE SUSTAINABLE ENERGY AND ENERGY AND CLIMATE CHANGE IN CLIMATE CHANGE IN LATIN AMERICA AND LATIN AMERICA AND THE CARIBBEAN – THE CARIBBEAN – INTER AMERICAN INTER AMERICAN DEVELOPMENT BANK DEVELOPMENT BANK - Enrique Iglesias - Enrique Iglesias Conference Center – Conference Center – Washington, DC – Washington, DC – November 28 -29, 2006November 28 -29, 2006

Pequeñas instalaciones Pequeñas instalaciones

(<100kWac) conectadas a la red (<100kWac) conectadas a la red

de Baja Tensiónde Baja Tensión

Instalaciones realizadas Instalaciones realizadas

típicamente sobre tejados o típicamente sobre tejados o

fachadas de edificios, viviendas fachadas de edificios, viviendas

o naves industrialeso naves industriales

Conexión directa a la acometida Conexión directa a la acometida

eléctrica del edificioeléctrica del edificio

Toda la energía producida se Toda la energía producida se

vende en Régimen Especialvende en Régimen Especial

Sistemas de Conexión a Red: Sistemas PequeñosSistemas de Conexión a Red: Sistemas Pequeños

La medición, uno de los La medición, uno de los corazones del sistemacorazones del sistema

La infraestructura avanzada de La infraestructura avanzada de medición (AMI – Advanced Metering medición (AMI – Advanced Metering Infrastructure) cambia esa Infrastructure) cambia esa situación. Los medidores situación. Los medidores inteligentes registran los eventos, inteligentes registran los eventos, perfiles de carga y precios en la red. perfiles de carga y precios en la red. Los clientes pueden comprobar el Los clientes pueden comprobar el uso que han hecho de la electricidad uso que han hecho de la electricidad y controlar su consumoy controlar su consumo. .

En lo atinente al almacenamiento En lo atinente al almacenamiento hay muchas ideas pero quizás las hay muchas ideas pero quizás las más fáciles de intuir y las más fáciles de intuir y las primeras que podrían primeras que podrían implantarse son la integración implantarse son la integración en la red de vehículos híbridos en la red de vehículos híbridos enchufablesenchufables

Para tratar fuera del alcance Para tratar fuera del alcance de esta presentación donde de esta presentación donde todo ha transcurrido en régimen todo ha transcurrido en régimen permanente:permanente:

Perturbaciones: flicker, Perturbaciones: flicker, armónicas, huecos de tensión, armónicas, huecos de tensión, microcortes.microcortes.

TransitoriosTransitorios

Muchos de estos avances, que Muchos de estos avances, que parecen utópicos, ya han superado parecen utópicos, ya han superado el nivel de investigación en los el nivel de investigación en los laboratorios para ser aplicados en laboratorios para ser aplicados en instalaciones piloto en ciudades instalaciones piloto en ciudades enteras en EEUU y en Europa.enteras en EEUU y en Europa.

Por su parecido a las redes Por su parecido a las redes informáticas son participes informáticas son participes interesados empresas como IBM y interesados empresas como IBM y Google.Google.

Conclusiones 1Conclusiones 1

Lo expuesto nos muestra que si Lo expuesto nos muestra que si bien es necesario seguir bien es necesario seguir buscando la mejora de la buscando la mejora de la eficiencia en los usos finales, en eficiencia en los usos finales, en particular en nuestro país, es particular en nuestro país, es también importante el potencial también importante el potencial de ahorro que se observa en el de ahorro que se observa en el resto de los eslabones de la resto de los eslabones de la cadena de alimentación eléctrica.cadena de alimentación eléctrica.

FIN DE LA PRESENTACIÓNFIN DE LA PRESENTACIÓN

GRACIASGRACIAS

torres la eficiencia energÉtica en las redes elÉctricas mario brugnoni grupo energía y ambiente...

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