Almacenamiento de Energía Parte 1. Cambio …...– Act. Industriales, de agricultura y quema de fósiles • Gases Rluoruros – Variedad de procesos Emisiones totales 2013 USA 82%

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AlmacenamientodeEnergíaParte1.CambioClimáticoyEnergíasRenovables

GabrielOlguin,Ph.D.SocioDirectorPowerBusiness,ProfesorUniversidaddeSantiago

GabrielOlguín,Ph.D.—[email protected]

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Cambioclimático


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“Sí, destruimos el planeta Tierra, pero por momentos creamos mucho valor para nuestros accionistas”

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Cambioclimáticoyenergíasrenovables•  Estemódulopresentaelementosconceptualesbásicosdecambio

climáticoyaccionesdetransiciónenergética.

•  Transiciónenergéticaeselprocesoporelcualunpaísreducelaproduccióndeenergía(eléctrica)mediantecombustiblesfósilesytransitahaciaunamatrizenergéticamáslimpia.

•  SemuestranloscompromisosasumidosporChileycomoestoscompromisosinternacionalesseplasmanenpolíticaspúblicas,leyeseiniciativasdeintegracióndegeneraciónlimpiaenelsistemadepotencia.

•  ElmódulobuscamostrarquelaintegracióndeenergíasrenovablestalescomosolaryeólicacontinuarádesarrollándoseconstituyéndoseenundesaRíoparaeloperadordelsistemaquedebegestionarrecursosconmayorvariabilidad.Elalmacenamientodeenergíasepresentacomounasoluciónalaintegracióncrecientederecursosvariablesrenovables.


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Objetivo

•  DiscutirelCambioClimáticoylosgasesdeefectoinvernadero

•  Revisarloscompromisosasumidospornuestropaísenprodeunaeconómicabajaencarbono.

•  Relacionarestosaspectosconeldesarrollotecnológicoylaindustriaeléctrica,enparticularconlageneraciónrenovablevariable

•  IntroducirlosdesaRíosdelaindustriaeléctrica,enparticularintegrarcantidadescrecientesdeenergíarenovablevariable


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Contenidos

•  Cambioclimático– TransformaciónenergéticayelroldelSEP

•  LosSistemasEléctricosdePotencia•  Lasnuevastecnologías•  LosdesaRíosdelaindustria


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Cambioclimático–Políticaspúblicas

•  ExisteconsensocientíRicoyhoypolíticoquelatemperaturadelatierraestáaumentandodebidoalefectoinvernaderoloquepodríaoriginarcambiosclimáticosconefectosdesconocidosparalavidasobrelatierra.

•  Representantesdelasdiversasnacionessehanreunidoendiversosforosparaacordarmecanismosdetrabajoconjuntoquepermitanreducirlosgasesdeefectoinvernadero


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GasesdeefectoinvernaderoGasesqueatrapanelcalorenlaatmósfera•  DióxidodecarbonoCO2

–  Quemadecombustiblesfósiles

•  MetanoCH4

–  Industriadealimentos(carne)yrellenossanitaros

•  ÓxidoNitrosoN2O

–  Act.Industriales,deagriculturayquemadefósiles

•  GasesRluoruros

–  Variedaddeprocesos

Emisionestotales2013USA

82%

10%5%3%

6673MillonesdetoneladasCO2

DioxidodeCarbono

Metano

ÓxidoNitroso

Floruros


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Temperaturamediaglobal


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https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-us-and-global-temperature

Promedio 1901-200 es usado como referencia

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Temperaturamediaocéanos


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https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-sea-surface-temperature

Disminucióndelacapadehielo


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https://www.epa.gov/sites/production/files/styles/large/public/2016-07/arctic-sea-ice-map-download-2016.png

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GasesdeEfectoInvernaderoenChile


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Peso Porcentual por Sector con respecto al Total Nacional (ton CO2eq)

Energía - Carbón y Leña; 0,00%

Comercial y Público; 1,37%

Celulosa; 1,18%

Cemento; 1,40%

Pesca; 0,92%

Azúcar; 0,67% Salitre; 0,50%

Hierro; 0,48%

Transporte Ferroviario; 0,10%

Energía - Gas y Metanol; 0,62%

Energía - Gas y Coque; 1,19%

Transporte Aéreo; 3,40%

Energía - Petróleo y Gas; 4,52%

Cobre; 5,44%

Residencial; 5,93%

Transporte Marítimo; 7,20%

Industrias y Minas Varias; 9,64%

Energía - Electricidad; 25,27%

Transporte Terrestre; 27,00%

Petroquímica; 0,07%

Siderurgia; 3,10%

Proyección de la evolución de las emisiones de gases de Efecto Invernadero en el Sector Energía 2000-2025; POCH

ProyeccionesparaChileenunescenarioBAU


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0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

GgdeCO

2equivalente

TJ

ConsumodeEnergíavsEvoluciónemisionesdeCO2equivalenteaños2000- 2025

ConsumodeEnergíaenTJ EmisionestotalesdeCO2eq

EmisionesfugitivasdeCO2eq EmisionesdeCO2eqPesca

EmisionesdeCO2eqPúblico, residencialycomercial EmisionesdeCO2eqTransporte

EmisionesdeCO2eqIndustriasManufacturera,construcciónyminas EmisionesdeCO2eqIndustriasdelaEnergía

Proyección de la evolución de las emisiones de gases de Efecto Invernadero en el Sector Energía 2000-2025; POCH

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CompromisodeChile


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•  COP 21 - Paris •  Reducción de 30% con base en 2007

hacia 2030, en términos de intensidad de carbono

•  35 a 45 % adicional con apoyo internacional

https://www.youtube.com/watch?v=vcSp9IFlvb8

EstrategiasreduccióndeCO2

•  ERicienciaenergética–  Hacermásconmenosenergía

•  Conservacióndelaenergía–  Evitarelmalusodelaenergía

•  CapturaysecuestrodeCO2–  GrupodetecnologíasqueevitanoreducenlaemisióndeCO2

•  Transformaciónenergética–  Cambiardecombustibleofuenteprimaria


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Transformaciónenergética:Energiewende,elmodeloalemán

•  Planparapasardeloscombustiblesnuclearesyfósilesalasenergíasrenovables.

•  Sediseñóenladécadadelos80´s,yseconvirtióenpolíticaenelaño2000.TomófuerzadespuésdelacatástrofedeFukushimaenmarzo2011.

•  Objetivo:reduciremisionesdegasesdeefectoinvernaderorespectode1990,enun40%en2020yenun80%en2050-perosinenergíanuclear.


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http://www.economist.com/node/21559667

Introducciónalossistemasdeenergíaeléctrica


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SistemadeEnergíaEléctrica


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Para una entretenida descripción de la guerra AC versus DC ver “AC/DC: The Savage Tale of the First Standards War” by Tom McNichol

LosSistemasEléctricosdePotencia


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•  UnSEPeselconjuntodeinstalacionesdes2nadasagenerar/producir,transportarydistribuirenergíaeléctricaencondicionesadecuadasdecalidadyseguridad

•  Obje2vo:GenerarEEencan2dadessuficientes,transmi2rgrandesbloquesEEaloscentrosdeconsumoydistribuirlaEEaconsumidoresfinalesencondicionesadecuadasdecalidadyseguridadyamínimocosto.

•  Calidad:adecuadacondicionesdetensiónyfrecuencia•  Seguridad:adecuadadisponibilidad

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LosSistemasEléctricosdePotenciaSeguridadyCalidaddeServicio

•  Continuidaddesuministro–  Frecuenciayduracióndelasinterrupciones

•  Calidaddelvoltaje–regulacióndetensión– Magnitudnominal;bandapermisibledependedelniveldetensión;librededistorsión

•  Calidaddelafrecuencia–  50Hz;estrechabandapermisibledevariación

•  Seguridaddesuministro–  Reservadegeneraciónydeactivosdetransmisión


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LosSistemasEléctricosdePotencia:Variablessinodalesysistemastrifásicos


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ϕ€

Valor efectivo

V =1T

v 2dt0

T

∫ =Vmax

2

v(t) =Vmaxsen(ωt) i(t) = Imax cos(ωt −ϕ )Donde ω=2πf

Calidad: frecuencia, magnitud del voltaje, distorsión

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LosSistemasEléctricosdePotencia:Variablessinodalesysistemastrifásicos


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•  El2podecarga(impedancia)afectaeldesfaseentrelatensiónycorriente

•  Encircuitoseléctricoshaytrescomponentesfundamentales:resistencia,capacitanciaeinductancia

•  Enuncapacitorlacorrienteadelantaalvoltajeen90grados

•  Enuninductorlacorrienteatrasaalvoltajeen90grados

•  Eldesfaseenel2empotambiénsipuederepresentarcomodesfaseangular

ϕ

ϕ

Fasores•  Transformadalineal,deRinición


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€

F 2V cos(ωt +ϕ){ } =Ve jϕ

F −1 Ve jϕ{ } = 2V cos(ωt +ϕ)

Obs.: V es valor efectivo

•  Losfasorespuedenserpresentadoscomovectoresenelplanocomplejomedianteeloperadorejφ=cosϕ+jsenϕ.Eldesfaseenel2emposetransformaendesfaseangular

φ

V

I

φ

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Potenciainstantáneamonofásica


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Potenciainstantáneamonofásica


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PotenciayEnergía

•  EnSEPlapotenciasemideenWatts,kiloWatts,MegaWattsoGigaWatts– W,kW,MW,GW–  EslarazónalaquesetransRiereenergíaeléctrica

•  EnSEPlaenergíaeléctricasemideenWatts-hora,kiloWatts-hora,MegaWattshora,GigaWattshora

•  Lapotenciaentregaunaideadeltamañodelactivo;laenergíanoporquedependedeltiempo


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Evolución de los SEP Ayer: 1900 - 1990 Rol: link físico generación y consumidor Operación: planeada y determinística Configuración: mayormente radial Énfasis: en electrificación

Hoy: 2012 -2020 Rol: mercado y seguridad Operación: tiempo real y crecientemente probabilística Configuración: enmallada Énfasis: energía limpia, segura y competitiva

Ref.: i4energy Seminar Spring 2011; UC Berkeley, February 4, 2011

Mañana: 2030-2050 Role: ? Operación: ? Configuración: ? Énfasis:?

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PotenciayEnergía

•  EnSEPlapotenciasemideenWatts,kiloWatts,MegaWattsoGigaWatts– W,kW,MW,GW–  EslarazónalaquesetransRiereenergíaeléctrica

•  EnSEPlaenergíaeléctricasemideenWatts-hora,kiloWatts-hora,MegaWattshora,GigaWattshora

•  Lapotenciaentregaunaideadeltamañodelactivo;laenergíanoporquedependedeltiempo


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Evolución de los SEP Ayer: 1900 - 1990 Rol: link físico generación y consumidor Operación: planeada y determinística Configuración: mayormente radial Énfasis: en electrificación

Hoy: 2012 -2020 Rol: mercado y seguridad Operación: tiempo real y crecientemente probabilística Configuración: enmallada Énfasis: energía limpia, segura y competitiva

Ref.: i4energy Seminar Spring 2011; UC Berkeley, February 4, 2011

Mañana: 2030-2050 Role: ? Operación: ? Configuración: ? Énfasis:?

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Impulsores(Drivers)clavesdelA.E.

•  Integracióncrecientedeenergíarenovablevariable:–  Solar,eólica,hidráulicadepasada

•  Altocostodesuministrodelademandapunta–  ElsuministrodeunMWadicionalimplicainversionesadicionalesentodalacadenadevalorG+T+D(CAPEXyOPEX)

•  Inversionescuantiosasentransmisiónydistribuciónparamejorarseguridad,conRiabilidadycalidaddesuministro


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DesaRíosdelaindustriadeG,TxyDx•  Sustentabilidad

–  Ambiental,socialyeconómica

•  BANANA:BuildAbsolutelyNothingAnywhereNearAnyone–  Mínimousodesuelo,líneasySEcompactas

•  IncorporacióndeERNC=>disminuyaemisionesCO2(huelladecarbono)–  Disminucióndecostos:optimizacióndelusodelainfraestructura

•  NuevastecnologíastendientesahacermáseRicienteyRlexibleelsistema–  Controldelapotenciaactivayreactiva:SVC,STATCOM,Trafosdesfasadores–  Monitoreo,supervisiónycontrol:SCADA,PMU–  Mejorusodelainfraestructuraexistente:repotenciamientodeLLTT,

conductoresdealtatemperatura

–  Mayorusodecablesdepoder(ACyCC)–  Almacenamientodeenergía


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Porquenuevastecnologías?

•  TresobjetivosdeunSEP–  Energíalimpia:apoyarintegracióndelasERNC

–  Energíasegura:Incrementarseguridadycalidaddesuministro

–  Energíacompetitiva:máseRicienciaeconómica

•  ¿Porquenuevastecnologías?–  Resuelveunproblema/situaciónreal:Energíalimpia,segurayeconómica

•  Lohacemejorquelasalternativas–  Expansión“convencional”deredesAT

•  Escompetitivo–  MenorvalorpresentedelcostototalomayorvalorpresentedelosbeneRicios


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Tecnología:Conjuntodeteoríasytécnicasparaelaprovechamientoprác;codelconocimientocien<fico.

ReRlexionesRinales

•  LosSEPssufrenunarevoluciónproductodetresfactoresbásicos:–  PreocupaciónporelMAyempoderamientociudadano

•  Integracióncrecientedeenergiasrenovables

–  Seguridaddesuministro(independenciaenergética)

–  ERicienciaeconómica

•  LastecnologíaspuedenserunalivioalsistemapermitiendounaexplotaciónmásintensadelainfraestructuraexistenteypermitiendolaintegracióndeenergíabajaenemisionesCO2


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Documents

Almacenamiento de Energía Parte 1. Cambio …...– Act. Industriales, de agricultura y quema de fósiles • Gases Rluoruros – Variedad de procesos Emisiones totales 2013 USA 82%