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Retos y tendencias para el presente siglo

Según la agencia internacional de la energía (AIE), se espera mayor uso de gas: alrededor de 26.5 por ciento para la producción total eléctrica mundial hacia 2020.

Una mirada hacia el futuro y presente nos permite acercarnos a las necesidades del sector. El mercado tiende particularmente a salvaguardar el planeta.

Por Andrea Rivera.

De acuerdo con el documento, Prospectiva del Sector Eléctrico 2006-2015, elaborado por la Secretaría de Energía, la tendencia anual mundial del consumo de energía eléctrica por habitante, en el tiempo referido, se incrementará 2.1 por ciento (2.342 kWh/habitante en 2003, a 3.007 kWh/habitante en 2015), “crecimiento impulsado principalmente por los países asiáticos en transición y latinoamericanos en desarrollo, no OCDE”. En nuestro continente, la región norteamericana concentra el mayor consumo de electricidad por habitante a escala internacional, el cual registrará, en 2015, 11.496 kWh/habitante. Por su parte, los miembros de la OCDE tendrán un aumento de 1.8 por ciento. El contraste responde a su alto grado de desarrollo tecnológico y su consecuente capacidad para hacer un uso más eficiente de la energía; también, a su condición de países “maduros”: con lento crecimiento poblacional y elevados grados académicos.

Actualizar y fortalecer el sistema eléctrico mediante la aplicación de nuevas tecnologías permitirá un crecimiento sostenible. Tanto las compañías generadoras de tecnología de punta, como gobiernos, centros de investigación, grupos ambientalistas y usuarios son conscientes de estas deficiencias, sin mencionar los requerimientos de eficiencia operativa y rentabilidad del sector. Las actuales tendencias tecnológicas, regidas por la preocupación y el cuidado del ambiente a través de la utilización de energías renovables, están permitiendo, por ejemplo, dar un salto veloz de la luz incandescente a la tecnología de bajo consumo y LED. El objetivo es evitar la contaminación lumínica, así como la formulación de medidas para fomentar el ahorro energético y la sostenibildad.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), se espera mayor uso de gas: alrededor de 26.5 por ciento para la producción total eléctrica mundial hacia 2020. Respecto de la demanda mundial de electricidad, la AIE estima un crecimiento uniforme de alrededor de 2.7 por ciento durante la próxima década. Pero este crecimiento, dadas las condiciones ya mencionadas de la actual infraestructura del sector eléctrico, precisa la utilización y desarrollo de nuevos instrumentos tecnológicos diseñados para mejorar eficiencia y calidad del servicio.

Soluciones inteligentes
Las directrices para el cuidado ambiental han establecido, principalmente, la pauta por seguir de una serie de innovaciones en los rubros de telecomunicaciones, informática y electrónica. Según los expertos, esto contribuirá a hacer más eficiente el manejo y la entrega de energía eléctrica, y a generar un paulatino mejoramiento de la infraestructura eléctrica.

Por su grado de eficiencia, se habla de la generación y almacenamiento de electricidad a pequeña escala, mediante la instalación de los llamados Recursos Distribuidos (RD), la cual puede hacerse directamente en la red eléctrica o las instalaciones de los clientes. Estos dispositivos son utilizados para atender picos de demanda, suministrar energía base o como respaldo para aumentar la confiabilidad a las cargas. La generación distribuida, en particular, ha sido impulsada para el uso de energías renovables (hidroeléctrica, hidráulica, eólica, solar térmica, solar fotovoltaica, hidrógeno, geotérmica, biomasa, biocombustibles); sus tecnologías de punta son las celdas de combustible y las microturbinas.

Con respecto de los dispositivos de almacenamiento, éstos aprovechan la electricidad producida en horas no pico y la obtenida de fuentes renovables no continuas, como el sol y el viento, para utilizarla en horas de mayor demanda. Otra ventaja de estos dispositivos es que algunos permiten solucionar problemas de calidad de onda porque entregan la energía almacenada en fracciones de segundo. Las tecnologías de punta para almacenamiento distribuido son baterías avanzadas, ultracapacitores, almacenamiento en forma de campo magnético (SMES) y campos de inercia (Flywheels).

Otra opción para el fortalecimiento de las redes de distribución es la integración de la red eléctrica a la red de comunicaciones, y la transformación del medidor en una puerta de entrada al cliente, que se lleva a cabo mediante la implantación de sistemas de automatización avanzados, con innovación en informática y telecomunicaciones. De esta manera, se cuenta con un sistema eléctrico inteligente, con propiedades de automonitoreo, autodiagnóstico y autorreparación; al mismo tiempo, con capacidad para gestionar en su totalidad los equipos de la red y los instalados por los usuarios. Esto permitirá al sistema operar de manera óptima y eficiente.

Algunas de las nuevas tecnologías se centran en la calidad de la potencia para usuarios finales. Para ello se utilizan acondicionadores de potencia (custom powers) y microrredes DC. Los primeros son dispositivos diseñados con electrónica de potencia avanzada (post silicon) para efectuar maniobras de manera casi instantánea: eliminan disturbios de voltaje, frecuencia o armónicos provenientes de la red. Tal velocidad de corrección mantiene energizada la carga durante condiciones de falla (cortocircuitos o arranques prolongados), y en operación los equipos sensitivos y controles de plantas en sitios remotos. Una cuestión importante de los custom powers es su capacidad para disipar el calor. La ineficiencia eléctrica puede generar exceso de calor; por consiguiente, costos adicionales. Un problema a menudo ignorado.

EL RETO TAMBIÉN EMPIEZA POR LA CASA

  • Cada kilovatio-hora de electricidad significa una emisión de aproximadamente 1 kg de bióxido de carbono; esto es,  cerca de una tonelada anual de CO2 por hogar
  • De acuerdo con un sondeo realizado por la Profeco en abril de 2009, sólo 27 por ciento de los encuestados sabe identificar si sus aparatos eléctricos tienen el sistema stand-by. Se identificó que la televisión es el aparato más común y que es el que permanece conectado la mayor cantidad de tiempo
  • Si 10 focos de 100 voltios están encendidos durante cinco horas, el gasto será de 5 mil kilovatios. Con la misma cantidad de focos ahorradores funcionando el mismo tiempo, el gasto será de 1 mil kilovatios

En el caso de las microrredes inteligentes DC, éstas brindan eficiencia energética, incrementan la seguridad de suministro, participan en servicios auxiliares, minimizan las pérdidas eléctricas y ajustan la generación, el consumo y los sistemas de almacenamiento. En la topología DC, la distribución de la energía dentro de la microrred se hace continua: la totalidad de los elementos de la microrred se conectan a un mismo bus DC y éste se conecta a la red eléctrica a través de un convertidor DC/AC. Las cargas AC se alimentarían mediante un convertidor. En la topología AC, todos los elementos se conectan a un mismo bus AC para llevar a cabo el intercambio de energía entre ellos. Este bus se conecta en un único punto con la red eléctrica, lo cual permite la integración. Dentro de la microrred se realiza una distribución de energía eléctrica en AC.

El controlador central de una microrred ofrece una respuesta única: equilibra la generación y las demandas internas; coordina de manera eficiente todos los elementos para dar una respuesta agregada y transparente a la red externa. Para el operador funciona como un único consumidor-generador agregado, característica que incrementa la penetración de energías renovables, por lo que mejora su gestión y visibilidad.

Este concepto de microrred se ajusta al paradigma actual de redes inteligentes de mayor tamaño, que funcionan como elementos integrantes, con resultados y experiencias útiles.

Como objetivo principal de estas tendencias, se pretende lograr una eficiencia máxima, hacer un uso racional de la energía en los procedimientos industriales, disminuir los desperdicios y mejorar los productos y procesos. Asimismo, acelerar la innovación para el desarrollo de modelos de simulación rápida para el control de emergencias y de tecnologías que disminuyan la vulnerabilidad de la infraestructura eléctrica en caso de que se presenten sabotajes o actos terroristas.

Estimaciones de la secretaría de energía auguran, para el próximo lustro, un aumento del 2.1 por ciento en el consumo de energía

Esfuerzo académico y voluntad política
Una definición de la nueva era del sector eléctrico, que representa el ideal de su transformación para el presente siglo, ha sido formulada por miembros del Departamento de Energía de Estados Unidos; específicamente, un equipo interdisciplinario conformado por ambientalistas, fabricantes de tecnología, investigadores, comercializadores y consumidores finales. Todos coinciden en construir “un sistema de potencia altamente confiable, apropiado, ambientalmente amigable, que suministre servicios públicos esenciales y que soporte las aspiraciones económicas de todos los clientes. Deberá acoger la diversidad de propietarios y de regiones, y ser el soporte económico de un mercado eléctrico eficiente y transparente”.

Para Ernesto Samaniego Rivarola, ingeniero electricista electrónico por la Universidad de Córdoba, Argentina, lo anterior significa “tener un sistema transformado, autosuficiente para invertir en nuevas funcionalidades, que asegure su efectividad operacional, le permita minimizar impactos ambientales y soportar las crecientes necesidades de la economía y sociedad mundiales”.

En su opinión, esta transformación deberá enfocarse en los siguientes objetivos: aumentar el control, la estabilidad y la capacidad de transporte, así como la calidad y confiabilidad de la potencia para usuarios con altas exigencias; aumentar robustez, resistencia y seguridad de la red, generar infraestructura para una sociedad digital, transformar los mercados de electricidad y explotar el valor estratégico de las tecnologías de almacenamiento.
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