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    Objetivos:

    Introducción.
    ¿Y cómo es esa relación kwh fosil o kwh renovable con las emisiones de CO2 que inducidamente se producen? .
    ¿Cómo se realiza el desplazamiento de las cargas?
    ¿Cómo se realiza el desplazamiento de las cargas?

    Introducción

    ¿Qué objetivos persigue este contenido?

    Facilitar los conocimientos esenciales para comprender como podemos diagnosticar, controlar y operar eficientemente los sistemas de alimentación eléctrica a los consumidores energéticos. En resumen, sacar de cada kwh lo más que podamos.

    Iniciamos el tema informando sobre el portador electricidad.

    La electricidad es un portador energético que se obtiene de la transformación energética de un portador dado. Si el portador utilizado para generar electricidad se extrae directamente de los pozos de combustibles fósiles (sólidos, líquidos o gaseosos) y se transporta a una Termoeléctrica, es un portador primario. Pero si el portador primario se lleva a una refinería donde se eliminan sus impurezas y se mejora su composición química, en fin, se procesa y beneficia, es un portador secundario. Los portadores secundarios ya tienen asociados pérdidas energéticas, las que se producen en el proceso de refinación realizado.

    También podemos generar electricidad de fuentes renovables. La energía hidráulica, la energía eólica, la fuerza de las mareas, la energía solar, la biomasa y los biocombustibles, también son portadores energéticos renovables (naturales) que pueden generar electricidad.

    Entonces podemos calificar a la electricidad cómo un portador derivado de otro portador energético que puede ser un portador fósil, primario o secundario, o un portador renovable.

    El origen energético de la generación eléctrica es muy importante para el desarrollo. Un kwh que llegue a la red generado con energía fósil, tiene asociado un volumen de emisiones de CO2 muy superior a un kwh que ha sido generado de fuentes renovables. Podemos decir que tenemos en la red kwh limpios y kwh contaminados o sucios.

    Si estudiamos al portador electricidad cómo tal, comprendemos rápidamente que es un portador limpio, no emite gases al la atmósfera al utilizarlo, de cada kwh puede extraerse como energía útil hasta el 100 %, es muy fácil de transportar hasta cualquier punto de consumo y de ajustar sus parámetros a diferentes capacidades de utilización. En resumen, es ideal. Pero, un análisis de este tipo es parcial, pues no toma en cuenta el efecto que ha producido el portador que generó el kwh sobre el medioambiente y las pérdidas que se han producido en la cadena energética.

    Podemos afirmar que la electricidad es le portador energético de mayor calidad, lo que significa que cada unidad de energía eléctrica (kwh) tiene las mejores condiciones para realizar un trabajo útil. Entiéndase mover o accionar un motor, o generar iluminación incandescente o fluorescente.

    En el año 2009 se generaron 20 093.6 TWh de electricidad, de ellos 2700 TWh nuclear, 3272 hidráulicos y sólo 23 TWh PV, 160 eólicos y 10,7 Geotérmicos. El grueso de la generación sigue estando del lado fósil y lo que es más preocupante, del lado carbón que a su vez, es el mayor emisor de CO2 a la atmósfera. Los 20 093.6 TWh fueron causantes de no menos de 20 000 GTon de CO2 a la atmósfera de unas 31 130 GTon de CO2 que se emitieron el año 2009. Esto hace que la electricidad sea un portador controvertido. El de más alta calidad para realizar un trabajo útil, pero a su vez, de alto potencial contaminante. Cómo necesitamos a la electricidad, sin ella no podemos vivir. Pero a la vez, tenemos que emplearla en su justa medida, pues su uso tiene severas y dañinas consecuencias en nuestro medioambiente. Hay que poner en su uso, toda nuestra inteligencia.

    ¿Y cómo es esa relación kwh fosil o kwh renovable con las emisiones de CO2 que inducidamente se producen?

    Claro que conocer sobre esa relación es muy importante para los que pensamos y tomamos iniciativas para mejorar el uso de la energía y dentro de ellas, la eléctrica.
    emisiones CO2 producidas por cada GWh generado, atendiendo al portador o insumo energético.
    id Portador - insumo energético ton CO2 eq/GWh generados Calidad de la energía
    6 Gas Natural low 398 Fosil
    5
    Gas Natural high 469 Fosil
    4
    Fuel Heavy, low Nox 774 Fosil
    3
    Carbon low 834 Fosil
    2
    Carbon high 1026 Fosil
    1
    Lignito 1372 Fosil
    12
    Nuclear low 3 Limpia
    11
    Nuclear high 40 Limpia
    15
    Hidorenergia low 5 Renovable
    14
    Hidorenergia high 90 Renovable
    13
    Viento high 15 Renovable
    10
    Biomasa (IGCC) low 15 Renovable
    9
    Biomasa (IGCC) high 49 Renovable
    8
    Fotovoltaica low 13 Renovable
    7
    Fotovoltaica high 104 Renovable

    Notemos en la Tabla anterior que aunque el portador empleado como fuente de la generación eléctrica sea renovable, siempre hay una cuota de emisiones de CO2 que inducidamente se generan. Esa cuota está formada por las materias primas y los materiales que se emplean en los sistemas de generación eléctrica, así como otros insumos no energéticos, los que siempre tienen asociados un gasto de energía fósil, que ha sido empleada para su obtención o producción.

    En la medida que la estructura energética mundial vaya desplazando la energía fósil por energía renovables, esta cuota irá tendiendo a cero.

    Pero son impresionantes las diferencias, entre el kwh base carbón o fuel oil, y el kwh base GN, el kwh fotovoltaico o el kwh generado con biomasa. Es decir, vemos que si cambiamos la estructura energética, podríamos reducir el nivel de emisiones sensiblemente, todo está en eso, en cambiar la estructura de consumo energético.

    Además de la realidad anterior, hay fórmulas que de aplicarlas podrían reportar enormes beneficios, fórmulas sencillas, nada complicadas para entenderlas y captar rápidamente sus enormes ventajas operativas. Estas fórmulas ahorrarían energía, independientemente del origen fósil o renovable del kwh. Hay que tener claro que si ahorramos un kwh fósil, dejamos de emitir unos 2 o 3 kg de CO2 a la atmósfera, en dependencia del origen de la generación. Pero si ahorramos un kwh renovable, desplazamos del consumo un kwh fósil e inducidamente dejamos de emitir la misma cantidad de CO2. Es decir, ventajas por todos las partes.

    Estas formula tienen su aplicación universal. En los sistemas de consumo, sean mega sistemas, cómo el de las grandes ciudades, o sistemas medianos, cómo el de una industria o edificio comercial, o micro sistemas, cómo el de una vivienda.

    1- Podemos desplazar el uso de un kwh en las horas de mayor intensidad energética y de consumo a horas de menos demanda. A la vez los kwh horas desplazados nos costarán menos, ya que las tarifas eléctricas consideran que el kwh tiene menor precio a las horas en que la demanda es menor.

    2- Podemos almacenar energía que consumamos en las horas de menos demanda (digamos la madrugada) y emplear el kwh almacenado en las horas de mayor demanda (horas picos del día). El almacenamiento de la energía se puede realizar en diferentes formas, y formando parte de diferentes sistemas energéticos.

    - Almacenamiento por bloque de baterías secas.
    - Almacenamiento mediante la acumulación de agua en embalses sobre nivel.
    - Almacenamiento de aire comprimido.
    - Almacenamiento de frío y de calor.

    3- Si actuamos sobre la eficiencia del consumo eléctrico y su transformación en energía útil, midiendo los parámetros de los sistemas eléctricos, podemos sacarle a cada kwh mucho más trabajo útil. Estoy hablando de conocer la demanda instalada que alimenta el sistema, la capacidad instalada de transformación eléctrica a los diferentes voltajes de utilización. Así cómo en tiempo real, el porciento de la carga nominal de utilización de los motores de inducción de mayor capacidad, las cargas activas, reactivas, capacitivas, el factor de potencia, las corrientes y los voltajes en los puntos de consumos. Si captamos esta información, la procesamos y se toman las decisiones ante las anormalidades, estaríamos ahorrando kwh y reduciendo las emisiones de CO2 a la atmósfera.

    ¿Cómo se realiza el desplazamiento de las cargas?

    Hay diferentes formas. Un equipo alto consumidor de electricidad que trabaje 12 horas diaras, entre las 6 de la mañana y las 6 de la tarde, podemos desplazar su operación a un horario donde la demanda general del sistema sea menor, digamos, desde las 10 pm hasta las 10 am. Aunque se consume la misma cantidad de kwh para la operación del equipo, los kwh utilizados durante la madrugada tienen asociados menores pérdidas eléctricas y son generados en sistemas cuyos indicadores de consumo son más favorables. También generan mucho menos emisiones de CO2. Por eso en todos los países, su precio comparativo con el resto del día es mucho menor.

    Otra manera es la de acumular energía durante la madrugada, consumiendo ese kwh menos costoso y contaminante. Entonces a las horas del día de mayor demanda eléctrica, en vez de consumir de la red del SEN los kwh más costoso y contaminantes, se consume la energía almacenada.

    ¿Y que se puede hacer para mejorar la eficiencia del sistema eléctrico interno?

    Muchas cosas que conviven con nosotros a diario pudieran andar mucho mejor.
    Si la demanda instalada varía, por qué no variamos la capacidad de trafo de las sub-estaciones, por qué no recontratamos la factura eléctrica y disminuimos la demanda pico, que nos impide realizar un acomodo de la operación interno, estudiar la carga operativa real de los motores que son los principales consumidores de electricidad y decidir que haremos cuándo la carga reactiva sobrepasa ciertos límites. Todo eso son acciones que nos reportarán eficiencia, y reducciones en el costo productivo.

    Esa es la temática que iremos conociendo en las páginas que forman el análisis del Sistema Eléctrico.

    1- Equipos consumidores de energía reactiva
    2- Demanda instalada, demanda real, demanda pico
    3- Demanda aparente, reactiva y capacitiva.
    4- Factor de potencia
    5- Corrección del factor de potencia
    6- Variaciones del voltaje a causa de aumentar la carga capacitiva
    7- Aumento de la capacidad con igual caída del voltaje
    8- Motor sincrónico como compensador de energía reactiva
    9- Transformadores
    10- Medición de la demanda reactiva y del factor de potencia.
    11- Analizador de redes
    12- Sistema inteligente de control y mejoramiento eléctrico

    Rene RD

    Sobre el Autor: René Ruano Domínguez tiene más de 30 años de experiencia en actuaciones en sistemas y equipos energéticos, tanto en los que utilizan energía fósil como fuentes renovables. Se inició como operador, posteriormente tecnólogo y Gerente Técnico en la Industria de Conversión y Refinación de los Combustibles. Ha sido fundador y Gerente Técnico de varios Equipos de Ingeniería Energética dirigidos al Proyecto, Montaje y los Servicios Técnicos en los Sistemas de Calor y Frío, abarcando la generación, distribución y uso del vapor y el agua caliente en mediana y pequeñas instalaciones, hasta 10 bar de presión; y en los sistemas de Frío las bajas temperaturas (refrigeración y producción de hielo industrial), medianas temperaturas (conservación) y altas temperaturas (Aire Acondicionado) para instalaciones industriales y comerciales. Ha realizado múltiples actuaciones en proyectos,  ejecución y servicios de Ingeniería Energética General.
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