Generación distribuida

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Generador eólico local en San Sebastián, España. 2010

La generación distribuida, también conocida como generación in-situ, generación embebida, generación descentralizada, generación dispersa o energía distribuida, consiste básicamente en la generación de energía eléctrica por medio de muchas pequeñas fuentes de energía en lugares lo más próximos posibles a las cargas.

La definición más global de la generación distribuida vendría a decir que es aquella que se conecta a la red de distribución de energía eléctrica y que se caracteriza por encontrarse instalada en puntos cercanos al consumo. Sus características generales son:

  • Reducen pérdidas en la red, al reducir los flujos de energía por la misma.
  • Su energía vertida no revierte flujos hacia la red de transporte.
  • Suelen tener potencias inferiores a 3 kW aunque en general no sobrepasan 10 kW de potencia instalada.

Evolución histórica[editar]

Actualmente, los países industrializados generan la mayoría de su electricidad en grandes instalaciones centralizadas, tales como centrales de combustible fósil (carbón, gas natural) nucleares o hidroeléctricas. Estas centrales son excelentes a escala de rendimientos económicos, pero transmiten la electricidad normalmente a muy grandes distancias y el rendimiento energético y medioambiental es bajo.

Las centrales eléctricas se ubican en lugares determinados en función de ciertos factores económicos, de seguridad, logísticos o medioambientales, entre otros, que provocan que la mayoría de las veces la energía se genere muy lejos de donde se consume. Por ejemplo las centrales térmicas se construyen lejos de las ciudades por motivos de contaminación atmosférica e incluso lo más cerca posible de las zonas de obtención de los combustibles fósiles. Otro ejemplo son las centrales hidroeléctricas que han de colocarse en los curso de agua.

La generación distribuida da otro enfoque. Reduce la cantidad de energía que se pierde en la red de transporte de energía eléctrica ya que la electricidad se genera muy cerca de donde se consume, a veces incluso en el mismo edificio. Esto hace que también se reduzcan el tamaño y número de las líneas eléctricas que deben construirse y mantenerse en optimas condiciones.

Las fuentes de energía con un plan de tarifa regulada (FIT) tienen bajo mantenimiento, baja contaminación y alta eficiencia. En el pasado, estos características requerían de ingenieros de operación y complejas plantas para reducir la contaminación. Sin embargo, los modernos sistemas embebidos pueden proporcionar estas características con operaciones automatizadas y energía renovable no contaminante, tales como la solar, eólica y la geotérmica. Esto reduce el tamaño de las plantas mejorándose la rentabilidad económica.

Fuentes de energía distribuida[editar]

Los sistemas empleados como fuentes de energía distribuida (FED) son plantas de generación de energía a pequeña escala (normalmente entre el rango de 3 kW a 10 MW) usadas para proporcionar una alternativa o una ayuda a las tradicionales centrales de generación eléctricas.

Modos de generación de energía[editar]

Los sistemas FED pueden incluir los siguientes dispositivos o tecnologías:

Sistemas fotovoltaicos[editar]

Viviendas sostenibles alimentadas mediante energía solar fotovoltaica en el barrio ecológico Solarsiedlung, en Vauban (Friburgo, Alemania).
Estado de la paridad de red de instalaciones solares fotovoltaicas alrededor del mundo:
     Paridad de red alcanzada antes de 2014      Paridad de red alcanzada sólo para precios pico      Paridad de red alcanzada después de 2014      Estados de EEUU que alcanzarán la paridad de red próximamente
Fuente: Deutsche Bank, Febrero de 2015[1] [2]

Una de las principales fuentes de energía distribuida es la energía solar fotovoltaica, producida por los paneles solares en los tejados de edificaciones. Se trata de una tecnología que está creciendo con rapidez, doblando su capacidad total instalada aproximadamente cada dos años. Existe una amplia gama de sistemas fotovoltaicos, desde pequeñas instalaciones en tejados residenciales o comerciales, instalaciones integradas en edificios, y plantas fotovoltaicas de conexión a red a gran escala.

La tecnología fotovoltaica predominante es el silicio cristalino, mientras que la tecnología de célula solar de película fina cuenta con aproximadamente el 10% del mercado.[3] :18,19 En los últimos años, la energía solar fotovoltaica ha mejorado su eficiencia de conversión de energía lumínica en electricidad, reduciendo los costes de instalación (vatio pico) e incrementando a su vez la tasa de retorno energético, habiendo ya alcanzado la paridad de red (esto es, la producción de electricidad a un coste inferior o igual al precio generalista de la electricidad de la red) en al menos 19 países en 2014.[4]

Como la mayoría de las energías renovables, y al contrario que el carbón o la energía nuclear, la energía fotovoltaica es variable y no gestionable, pero entre sus ventajas se encuentran la ausencia de costes del combustible (la radiación solar), su nula contaminación durante la fase de operación, así como su fiabilidad y seguridad. Tiene su máximo pico de producción en torno al mediodía solar y su factor de capacidad se sitúa en torno al 20%.[5]

Sistemas eólicos[editar]

Otra fuente de generación distribuida son los pequeños generadores eólicos. Estos tienen bajo mantenimiento, y baja contaminación. El coste de su instalación es ($0.80/W, 2007) mayor por vatio que la centrales tradicionales, excepto en las áreas con mucho viento donde los ratios de producción aumentan considerablemente. Las torres y generadores eólicos exigen de mayor coste en seguros causado por el hecho del viento y la soledad de las instalaciones, pero poseen una buena fiabilidad en el funcionamiento. La eólica suele ser complementaria a la solar; en los días cuando no hay sol suele hacer viento y viceversa.[6] Algunos emplazamientos de generación distribuida combinan energía eólica con energía solar, lo que se conoce como sistemas híbridos.

Cogeneración[editar]

Las fuentes de cogeneracion distribuida usan microturbinas de gas natural como combustible o motores de explosión para activar los generadores. El calor generado es aprovechado para calentar aire o agua, o para activar un refrigerador por absorción[7] para aire acondicionado. El fuel limpio genera poca polución. esta plantas combinadas de generación eléctrica y calor normalmente tienen una irregular fiabilidad, aun así poseen excelentes coste de mantenimiento, aunque otros costes son inaceptables.

Los cogeneradores son además más caros por vatio que las centrales generadoras. Estas instalaciones han experimentado un auge porque las industrias consumen combustibles, y la cogeneración puede extraer un valor añadido a este fuel.

Microturbinas[editar]

Algunas grandes instalaciones utilizan generación de ciclo combinado. Normalmente estas consisten en una turbina de gas que hierve agua para actuar sobre una turbina de vapor en un ciclo de Rankine. El condensador del ciclo de vapor proporciona el calor para calentar el aire o un refrigerado por absorción. Las plantas de ciclo combinado tienen grandes eficiencias térmicas, a menudo sobrepasando el 85%.

Vehículos eléctricos[editar]

Una futura generación de vehículos eléctricos será capaz de entregar energía de su batería a la red de suministro de electricidad cuando se necesite.[8] Esto podría ser una importante fuente de generación distribuida en el futuro.

Comunicación en los sistemas FED[editar]

  • IEC 61850-7-420 está bajo desarrollo como una parte de la norma IEC 61850, la cual esta en completa consonancia con los modelos necesarios en los sistemas FED. Usa servicios de comunicación mapeados tanto por MMS como por las norma IEC 61850-8-1.
  • El OPC es otro mecanismo usado para la comunicación entre los diferentes elementos que constituyen un sistema FED.

La generación distribuida y las redes de distribución[editar]

Debido a que la generación distribuida (GD) se conecta a la red de distribución, cada vez se están dedicando más esfuerzos al estudio del impacto que ocasiona la generación distribuida en las redes de distribución a las cuales se conecta. Los estudios más importantes se centran en:

  1. Incentivos a las tecnologías de GD para su desarrollo (mecanismos regulatorios: primas, tarifas, certificados verdes etc..)
  2. Las nuevas inversiones y la planificación de la distribución teniendo en cuenta la GD
  3. Las potencias de cortocircuito en la red con GD
  4. Los servicios complementarios en la red con GD (regulación frecuencia - potencia, black start, control tensión - reactiva)
  5. Las pérdidas en la red con GD
  6. La operación y explotación de red con GD
  7. La seguridad del personal de mantenimiento con GD

Ventajas y Desventajas[editar]

Ventajas

  • Ayuda a la conservación del medio ambiente al utilizar fuentes de energía renovables
  • Descongestionan los sistemas de transporte de energía.
  • Aplazan la necesidad de readecuacion de los sietemas de transmisión.
  • Ayuda al sumistro de energía en periodos de gran demanda.
  • Mejora la fiabilidad del sistema.
  • Mejora la calidad del servicio eléctrico.
  • Evita costos de inversión en transmision y distribución

Desventajas

  • Existe aspectos relacionados con las fluctuaciones de voltaje que afecta a los consumidores vecinos
  • Requiere un sistema de adquisición de datos más complejo.
  • Alto costo de inversión inicial.
  • La falta de estándares para la conexión de pequeños generadores impide su desarrollo.

Requerimientos legales para la generación distribuida[editar]

Uno de los Estados pioneros en legislación sobre los GD ha sido Colorado, EUA que en 2010 promulgó una ley obligando a que en 2020 el 3% de la energía generada en Colorado utilice Energía Distribuida en alguna de sus formas.[9] [10]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Deutsche Bank (10 de marzo de 2015). «Deutsche Bank report: Solar grid parity in a low oil price era» (en inglés). Consultado el 2 de julio de 2015. 
  2. Deutsche Bank. «Crossing the Chasm - Solar grid parity in a low oil price era» (PDF) (en inglés). Consultado el 2 de julio de 2015. 
  3. «Photovoltaics Report». Fraunhofer ISE. 28 de julio de 2014. Archivado desde el original el 31 de agosto de 2014. Consultado el 31 de agosto de 2014. 
  4. Parkinson, Giles (7 de enero de 2014). «Deutsche Bank predicts second solar “gold-rush”». http://reneweconomy.com.au/. REnewEconomy. Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2014. Consultado el 14 de septiembre de 2014. 
  5. Janet Marsdon Distributed Generation Systems:A New Paradigm for Sustainable Energy
  6. Mark Z. Jacobson y Mark A. Delucchi. "A Path to Sustainable Energy by 2030", Scientific American, Noviembre de 2009, p. 43.
  7. Cogeneration with absorptive chiller
  8. How electric vehicles are a part of distributed generation
  9. "Going Solar Is Harder Than It Looks, a Valley Finds" article by Kirk Johnson in The New York Times June 3, 2010
  10. "Colorado Increases Renewables Requirements" blog by Kate Galbraith on NYTimes.Com March 22, 2010

Enlaces externos[editar]