07 abril 2010

¿Qué es la generación distribuida?

(ACTUALIZADO 07-04-10)
La crisis energética y la lucha contra el cambio climático han propiciado el desarrollo de la generación de energía distribuida. ¿Pero qué es la GD? El uso de sistemas de generación como las pequeñas hidroeléctricas o la electrificación rural han crecido enormemente en los últimos años. Las pérdidas en la distribución obligaron a ir transportando la energía a voltajes cada vez más elevados.
En los tiempos modernos la generación se caracteriza por:
  • Muy pocas plantas nuevas de generación son construidas (mayoritariamente de carbón).
  • Poca expansión del sistema de transmisión.
  • Procesos caros para construir nuevas plantas por las restricciones ambientales.
  • El crecimiento energético ya no es tan grande como antes ( ~ 3 – 4 %).
  • Los productores de energía independientes construyen turbinas de gas de ciclo combinado (50 – 150 MW) y venden energía a las grandes distribuidoras.
  • Cogeneración – Muchas plantas pequeñas energéticas de tipo industrial (rango 1 – 30 MW).
  • Pequeñas hidroeléctricas (100 kW – 5 MW).
La generación distribuida se plantea cuando los países empiezan a desregular la industria de la energía eléctrica.
A) EL ENFOQUE TRADICIONAL

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

B) ¿QUÉ ES LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA?

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

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

Los pequeños generadores y sistemas de almacenaje de energía trabajan en un rango típico que va de 1 kW a 50 Mw o más grandes. Son sistemas que se encuentran diseminados por toda la red y se conectan al sistema de distribución. De esta forma se produce energía en todo el sistema de distribución. Otras características de los sistemas DG son las siguientes:
  • Recientes desarrollos tecnológicos propician nuevas aplicaciones.
  • Abundante disponibilidad de gas natural.
  • Tamaño de unidades de 50 – 60 Mw muy común.
  • Tiempo de construcción corto.
  • Disponibilidad y fiabilidad del suministro eléctrico.
  • Impacto en el sistema de generación de energía moderno.
  • Coste de generación de ciclo combinado de US $ 400/kW.
  • Buena solución a corto plazo.
La generación distribuida comprende:
  • Generadores diesel (5 kW – 25 MW).
  • Turbina de combustión (10 MW – 50 MW).
  • Turbina de ciclo combinado (50 MW – 150 MW).
  • Hidroeléctricas de pequeñas caídas (10 kW – 5 MW). Costes de 1.200 a 6.000 $/kw.
  • Unidades de cogeneración (1 MW – 5 MW).
  • Eólicas (10 kW – 2 MW).
  • Energía solar térmica ( 5 – 10 MW).
  • Fotovoltaica (Hasta 500 kW). Coste de unos 5.000 $/kW.
  • Biomasa. El tamaño económico va de 10 a 30 MW.
  • Geotérmica.
  • Gradiente del océano.
  • Energía mareal.
  • Sistemas híbridos.
  • Células de combustibles. Costes entre 2.000 y 3.000 $/kW.
Una vez que conocemos la generación distribuida vamos a avanzar en algunas cuestiones claves que nos ayudarán a entender el enorme potencial que tiene su desarrollo.

C) CORRIENTE ESTATUS DE PROSPECCIÓN DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

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

Entre las tecnologías de generación distribuida, la más importante en términos de capacidad de generación es la denominada de ciclo combinado o cogeneración, por la que se produce tanto electricidad como vapor en el punto de utilización y a la vez permite la generación de emergencia cuando la red no es lo suficientemente estable. Las plantas de cogeneración eran inicialmente grandes instalaciones, pero más recientemente se han desarrollado nuevas tecnologías que permiten abordar proyectos de microgeneración.
En estas plantas el gas natural es el principal combustible, aunque vienen cobrando importancia otros combustibles como el carbón y la biomasa. Cuando la cogeneración se utiliza como apoyo los combustibles más comunes son el diesel y la gasolina.

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

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

También en los lugares donde los costes de la energía son elevados durante las horas de consumo pico la generación distribuida son una solución interesante. Esto ocurre en los mercados competitivos donde los precios varían de hora en hora y son altos durante los picos de demanda.
Evidentemente, en regiones aún no electrificadas la generación distribuida es la solución óptima.

D) BENEFICIOS Y RIESGOS DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

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

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

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

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

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

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

E) BARRERAS QUE IMPIDEN LA ADOPCIÓN DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

Aparte de lo ya citado, cuatro tipos de barreras se citan normalmente como obstáculo a la adopción de sistemas de generación distribuida. La primera son los requerimientos a la interconexión para la instalación de equipos de protección y dispositivos de protección para proteger la red y asegurar la calidad de la energía; los proponentes de generación distribuida argumentan que muchos de los requisitos impuestos por las compañías distribuidoras son duplicidad de lo existente, excesivos y consumidores de tiempo. El segundo tipo son las sobrecargos impuestos a los operadores de generación distribuida por servicios de standby; los proponentes argumentan que los sobrecargos no reflejan a menudo los costes actuales del servicio. El tercer tipo es la valoración del precio de la electricidad que hacen las compañías distribuidoras, y que lo basan en costes de instalaciones más que en costes marginales). El cuarto tipo son las restricicones ambientales y los permisos de los gobiernos locales.

Bibliografía: Prospects for Distributed electricity Generation. CBO Paper