En esta edición de la revista Mundo Eléctrico nos hemos centrado en la iluminación y la eficiencia energética.
Con relación al tema de eficiencia energética, en esta ocasión analizamos, tanto el panorama mundial como el de América Latina, el Caribe y el de Colombia. Para ello nos basamos en la cuarta edición del informe del Consejo Americano de Economía para la Eficiencia Energética, relacionado con la Clasificación Internacional que examina las políticas de eficiencia y el desempeño de 25 de los países del mundo que más consumen energía; este consumo representa el 78% de toda la energía consumida en el planeta y más del 80% del producto interno bruto del mundo. De este informe es de destacar el liderato que ejercen, Alemania, Italia, Francia y Japón, con base en su compromiso con la eficiencia energética, compromisos derivados fundamentalmente del Acuerdo de París, enfocados en la disminución del consumo de energía y la reducción de gases efecto invernadero; también a la implementación de políticas de gobierno que estimulan el ahorro de energía y el uso de tecnologías limpias.
De este informe también llama la atención la notable caída de los Estados Unidos al décimo lugar de la clasificación, con respecto a la de 2016, donde se había ubicado en el octavo puesto. Esta caída es preocupante y refleja las políticas del actual gobierno donde los temas de eficiencia energética, cambio climático, y protección del medio ambiente, parecen no ser de gran relevancia. También es de destacar que países como los Emiratos Árabes Unidos, Tailandia, Sudáfrica y Arabia Saudita, ubicados en el último puesto del ranking, están obligados a reforzar su compromiso en las políticas de eficiencia energética.
Para revisar el panorama en América Latina y el Caribe nos hemos basado en el más reciente informe publicado por la OLADE, CEPAL y el BID, el cual sugiere que si bien la eficiencia energética no es un tema árido en la región, no se ha desarrollado con la importancia y la prioridad adecuadas; incluso, aunque en algunas etapas se ha manejado con cierta relevancia, ha venido perdiendo Impacto en los últimos años.
En varios países de la región existen políticas gubernamentales de Eficiencia Energética, estas deben ir “más allá del papel”. De hecho, hay países que no cuentan con políticas oficiales de eficiencia energética pero si han desarrollado actividades y gestiones interesantes con respecto a este tema; estructurando proyectos concretos y exitosos. Otros, por el contrario, aunque cuentan con políticas, leyes, o reglamentación, han ido relegando el tema a un segundo o tercer plano, haciéndole perder importancia.
El informe sugiere que la eficiencia energética es un tema que se debe fortalecer en la región pero para que sea de impacto debe integrar varios aspectos y sectores: público, empresarial, residencial, industrial, tecnológico, transporte, construcción, etc.
Para nuestro caso, efectivamente en Colombia existe un interés en la Eficiencia Energética, pero al igual que para el caso latinoamericano, para que esta política sea en realidad provechosa debe integrar varios aspectos, como el establecimiento de indicadores energéticos, una cultura energética la promoción de la transformación energética, una proyección hacia la energía sostenible, la diversificación de la matriz energética y el uso de las energías renovables entre otros aspectos.
Dentro del marco de la Eficiencia Energética, hemos desarrollado otro tema central en esta edición del Mundo Eléctrico: la Iluminación, el cual está integrado en el primero y hace parte importante del ya mencionado.
Los estudios, tanto en Colombia como en el mundo, indican que el uso cada vez más frecuente de tecnologías LED, corresponde a la aplicación de políticas energéticas en todo el planeta, así como el enfoque del mercado global, que busca ofrecer sistemas de iluminación de excelente calidad con ahorros eficientes y a precios asequibles para los usuarios finales.
La acogida de la tecnología LED obedece a qué representa ahorros entre el 40% y el 80% menos del de las luminarias tradicionales y cada vez se vienen ofreciendo a precios más competitivos.
Sin embargo, para el caso colombiano, aunque esta tecnología ha tenido cierta acogida, todavía falta un largo camino por recorrer, pues su implementación en el uso Residencial es de un escaso 6,2% y de un 9% en los sectores comercial y público. Esto evidencia una resistencia a la transición energética basada en tecnologías limpias modernas y de mayor eficacia.
La energía solar: Indiscutible líder de la generación en Colombia y en el mundo.
La Columna
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Smart Grids
Abstract —La operación tradicional de los sistemas de distribución se centra en mantener los niveles de tensión de los usuarios finales tan cerca como sea posible de sus valores nominales. Sin embargo, tendencias recientes propenden por
Recientemente el mundo académico e industrial ha presentado gran preocupación por el medio ambiente, y en especial por el manejo de los recursos agotables de energía y la contaminación derivada de su utilización. Si bien los combustibles fósiles continuarán en los
Introducción
Desde hace unos años, en cada convención, congreso y evento que se realiza del sector eléctrico, uno de los temas recurrentes y que más participación alcanza es el de los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS). Dentro de este marco, la mayoría de preguntas están enfocadas en cómo estos sistemas pueden ofrecer mejores resultados técnicos y económicos en los sistemas eléctricos. Sin embargo, no son muchas las empresas que actualmente están estudiando y desarrollando proyectos BESS en la región. Mi apreciación es que esto se debe a que no tenemos suficiente conocimiento de la tecnología.
La competitividad operativa de una industria parte del hecho de que la misma haga uso eficiente de sus recursos y realice una gestión estratégica de diferentes conceptos como impuestos, entre otros.En este sentido, la incorporación de nuevas tecnologías puede mejorar la rentabilidad de las empresas industriales y, en este caso, los BESS permiten: reducir costos de energía, optimizar costos asociados a infraestructura, y reducir pagos de penalidades y de costos operativos, entre otros. De esta forma, mediante los casos de estudios basados en BESS, una empresa puede lograr una mejor posición de precios en su mercado o un mejor margen de ganancia.
¿Qué son los BESS?
Los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías están compuestos de baterías, inversores/rectificadores, equipos de control y sistemas de soporte que permiten la acumulación de energía en baterías para su posterior utilización, dando beneficios al sistema eléctrico. El comportamiento de los BESS es similar a un generador sincrónico porque son capaces de entregar potencia activa y reactiva según se le demande. Al mismo tiempo, en el momento en que se requiere cargar las baterías, el sistema se comporta como una carga dinámica que puede variar entre activa y reactiva, según se disponga. Estos dos escenarios están sujetos al tiempo o capacidad de almacenamiento que tenga el sistema. Dicho esto, el BESS tiene una gran flexibilidad, y su máximo aprovechamiento se logra mediante el correcto funcionamiento del sistema de control asociado. El incorrecto funcionamiento del sistema de control del BESS puede acarrear dos fallas: 1) la inmediata, que es la no actuación del sistema como se tenía previsto; y 2) la de largo plazo, que es la posible pérdida de vida útil del sistema. Por esta razón, es importante contar con el acompañamiento de un proveedor tecnológico que dé garantías sobre el sistema, asociado a nuestra ampliación.
Casos de estudio
A continuación, desarrollaremos los principales casos de negocio, aplicables para el sector industrial o uso final de la energía, y cuáles son los principales factores para poder evaluar si los BESS pudieran ser una solución técnico-económica viable.
Dentro de algunas industrias existen procesos que demandan mucha potencia, por poca duración y con baja frecuencia en el año (por ejemplo, el arranque de planta luego de una parada de producción), que traen como consecuencia pagos de penalidades o incrementos de tarifas. El colocar un BESS que supla este pico de demanda, sin afectar la red, puede ser un caso de negocio exitoso. Lo que ocurre es que cuando la planta tiene valles en el consumo de energía de la red, el BESS se cargará paulatinamente, esperando que ocurra el evento en que se requiere la inyección de la potencia o energía. Esto es conocido como gestión de la demanda. Para la determinación de este caso, se requiere conocer la curva de demanda en MW y tiempo que el BESS va a suplir y cuáles serían los ahorros generadores al no tener que demandar la potencia/energía de la red.
Si en el ejemplo anterior, el incremento de la demanda amerita el cambio de la infraestructura existente (ejemplo, transformadores de potencia), el caso de negocio del BESS tendría como comparativa la diferencia de tarifa/penalidad y los costos del no cambio de la infraestructura.
La entrada de energías renovables, en particular la solar, implica que la tarifa de la energía diurna sea más económica que la nocturna. Una industria podría colocar un BESS que sea cargado en el día, a partir de tarifas definidas por la energía solar, y transferir la energía para ser empleada en la noche, en su proceso productivo, permitiéndole ser más competitivo en el sector al que se dedique. Este concepto podría ser combinado con alguno de los anteriores. Así, el caso de negocio deberá incluir el ahorro como consecuencia de emplear una batería con energía de costo diurno.
Existen algunas industrias que por diferentes razones trabajan en modo isla o desconectados de la red. Estas industrias están obligadas a tener una reserva rodante (capacidad de generación ociosa que garantiza la continuidad de la opresión ante una falla del sistema principal). Esta reserva genera un consumo de combustible innecesario, únicamente para poder responder ante una falla. En este caso, el incorporar un BESS al sistema permitirá eliminar este consumo de combustible ocioso, ya que, ante una falla, el BESS supliría la demanda fallada. Considerando que los combustibles fósiles tienden al alza, el colocar un BESS en su reemplazo, puede ser un caso altamente exitoso.
Por último, la capacidad de respuesta de los BESS es tan rápida que permiten inyectar o absorber energía, según lo amerite el sistema, realizando así control de voltaje (para sistemas interconectados) y control de frecuencia (en sistemas aislados o débiles), lo que es considerado un servicio complementario. Es importante recordar que las variaciones de voltaje y frecuencias pueden ser producidas por procesos industriales propios, así como por vecinos.
Por otro lado, en caso que la planta industrial sea nueva o se esté diseñando una ampliación de la misma, sería posible realizar un diseño optimizado al incorporar estos conceptos desde el inicio, maximizando el retorno de la inversión desde el diseño.
Evaluación de proveedores tecnológicos
El entrar a un nuevo sector tecnológico siempre acarrea nuevos riesgos, y de allí la razón por la cual es importante saber cómo evaluar a los proveedores y/o socios tecnológicos. Por esto, es importante entender que no todos los proveedores tecnológicos dan el mismo grado de tranquilidad. Algunos de los parámetros más importantes a considerar son:
• Experiencia y trayectoria en el desarrollo tecnológico. En el mundo de hoy vemos cómo todos los días surgen nuevas empresas, y también cómo desaparecen. Las dinámicas del mundo cambian y no todas las empresas tienen la capacidad de adaptación, por lo que es importante considerar y evaluar cómo los proveedores le han hecho frente a los cambios en el pasado, y así entender si en el futuro podrán tener la fortaleza para seguir adelante.
• Base instalada. Que el proveedor tenga mayor base instalada determina que ya ha pasado por el proceso de maduración asociado a la tecnología.
• Presencia local. Esto nos da la posibilidad de utilizar los medios jurídicos locales para hacer presión sobre el cumplimiento de los términos de contratos y garantías.
• Soporte local. Personal técnico local siempre ofrece una respuesta más ágil ante fallas. Los cambios de horarios podrían implicar cortes de energía por fallas mayores que afectan la rentabilidad de la industria.
• Garantías de funcionamiento. Un proveedor que confía en su sistema, es capaz de ofrecer servicios post venta, como contratos de supervisión y mantenimiento de largo plazo a varios años.
Basados en todos estos criterios, podemos afirmar que Siemens es el proveedor tecnológico mejor calificado para desarrollar sus proyectos. Nuestro equipo está a su disposición para realizar análisis temprano, y determinar si su caso de negocio es viable.
El Ingeniero Electricista Andrés Daboin,
tiene 13 años de experiencia en el sector de energía eléctrica, teniendo diferentes responsabilidades en el mercado latinoamericano. Desde hace 4 años se desempeña como desarrollador de nuevos modelos de negocios para SIEMENS y actualmente se encuentra enfocado en el segmento de negocio llamado “El futuro de la red”, el cual engloba los nuevos modelos de negocios asociados a Energía Solar Fotovoltaica, Sistemas de almacenamiento de energía en baterías, Infraestructura eléctrica para movilidad eléctrica y convertidores de 50&/60Hz para aplicaciones especiales tales como puertos inteligentes. Es autor del libro “El negocio de la energía eléctrica en creyones. Una visión del sistema eléctrico para no electricista” y de los artículos, de Mundo Eléctrico “El inversor solar, la mente maestra detrás de los parques solares fotovoltaicos” y “Los sistemas de generación de energía híbrida como impulsores de las zonas no interconectadas”.
El rápido crecimiento de la aplicación de los módulos fotovoltaicos, su auge y reglamentación, ha generado un gran reto para los ingenieros dedicados al diseño de instalaciones eléctricas modernas, fabricantes y organizaciones reguladoras.
Los desarrolladores de la industria solar fotovoltaica se enfrentan a desafíos difíciles debido a que los costos fluctúan dentro de los gastos de capital. Sin embargo, el elemento más controlable en sus estimaciones puede ser el proceso de diseño e instalación en sí, y específicamente la calidad. A través de una campaña de calidad dirigida, los costos se pueden controlar implementando pasos relativamente pequeños pero importantes a lo largo del proceso de desarrollo.
El desarrollo de plantas de energía solar no tiene que ser demasiado complicado. La mayoría de los desafíos técnicos están en los detalles, comenzando con la ingeniería solar y el proceso de diseño, el cumplimiento de las obligaciones contractuales, la realización de inspecciones durante la construcción y luego durante el seguimiento.
¿Cuántas veces como desarrollador de proyectos presenció cómo las personas se apresuraron al final de un proyecto para reemplazar equipos, tuvo que regatear con la empresa de servicios públicos sobre un problema de interconexión no identificado anteriormente, o creyó que la prueba de rendimiento del sistema no cumpliría con las expectativas? ¿Cuántos de ustedes tienen un número identificado para contingencias o problemas imprevistos en sus estimaciones que al final del proyecto es mucho más alto de lo que debería ser? Esos costos adicionales se pueden mitigar en gran medida con un enfoque correcto del control de calidad.
Comencemos con el proceso de diseño. ¿Sus diseñadores e ingenieros realmente tienen la experiencia en la industria requerida para entender las diferencias sutiles entre la amplia gama de opciones de equipos y decisiones de diseño? ¿Comprenden ellos y su Director de Operaciones los problemas de construcción dado que han trabajado en sitios e inspeccionado el trabajo en cientos de diferentes tipos de instalaciones fotovoltaicas? Más importante aún, ¿qué tipo de procesos internos de control de calidad se implementan para garantizar que aquellos en el campo tengan lo que necesitan para hacerlo correctamente la primera vez? Esto es de suma importancia, especialmente en una industria en dónde se busca recortar presupuesto a cada paso. Sin un diseño de primer nivel, puede ir aumentando el gasto reservado para contingencias porque es probable que surjan problemas imprevistos.
Antes de finalizar el diseño, es mejor que los desarrolladores coordinen con el contratista de la instalación. Si decide que el contratista sea quién también proporcione el diseño, entonces le convendrá hacer una revisión independiente de los planos para garantizar la calidad. Es fundamental identificar por adelantado todos los posibles problemas y asegurarse de que los cambios que desee ver se reflejan en los planos de construcción finales. Incluya lenguaje en el contrato que se identifique con sus mejores prácticas con respecto a temas de manejo de cables, cercas, caminos de acceso, implementación del Plan de Prevención de la Contaminación de Aguas Pluviales (SWPPP), etc. Puede eliminar muchas de las incógnitas escribiéndolas. Esto puede aumentar un poco el precio del sistema al comienzo, pero si usted es un desarrollador inteligente, sabe que es mejor gastar dinero en un diseño de calidad por adelantado que tener que desembolsar esa cantidad varias veces al final del proyecto en contingencias o costos no contemplados. Por supuesto, no todos los problemas pueden predecirse, pero su objetivo es minimizarlos.
Durante la construcción, querrá contar con técnicos experimentados en el lugar que realmente entiendan los códigos y cómo cumplirlos para que guíen las tareas del contratista. Estas inspecciones pueden llevarse a cabo una vez en el medio de la construcción o varias veces durante la misma. También es necesario un programa de seguimiento, ya sea implementado por su personal o por quienes realizaron las inspecciones originales. Lo más importante es que no deje que los problemas se deslicen hasta el final; por lo general son más costosos de solucionar cuando todo está terminado que cuando se identifican con tiempo.
Finalmente, la puesta en servicio y la prueba de su sistema realizada por técnicos contratados es de vital importancia a medida que pone su inversión en línea. Saber que el sistema cumple con los acuerdos contractuales es el paso final para asegurarse de haber completado la fase más ardua del proceso de desarrollo y que su sistema comenzará a producir energía y dinero durante los próximos años.
Jeff Ruppert Ingeniero Profesional y Civil / Fundador y Gerente de SEI Servicios Profesionales SEIPS.
Jeff recibió su licenciatura en ingeniería civil de la California State University, Fresno en 1993. Ha trabajado por cuenta propia en varias compañías desde 1996 y desde entonces hasta el presente, ha sido propietario parcial o total de tres empresas de diseño y construcción, una de las cuales todavía existe únicamente como consultora de ingeniería, Odisea LLC, en Paonia, Colorado. SEIPS proporciona servicios expertos durante cada etapa del desarrollo de un proyecto solar, desde el diseño hasta la puesta en marcha y ofrece servicios de control de operaciones y mantenimiento (O&M).
Más info: www.solarenergy.org/es
Para definir cuál es el inversor solar más conveniente para un proyecto, se debe evaluar cuál es el que ofrece los mayores beneficios con el menor costo de inversión. En este sentido, el beneficio de los inversores es la producción de energía que cada inversor es capaz de
Durante los últimos años, la potencia fotovoltaica instalada a nivel mundial ha crecido significativamente. Los sistemas fotovoltaicos están instalados en sitios expuestos. La probabilidad de impacto de rayos y el resultado de aparición de
La energía solar es uno de los elementos clave en la producción de energía amigable con el medio ambiente. Esto cobra aún mayor preponderancia dado que las unidades fotovoltaicas modernas de hoy son mucho más potentes que hace unos años.
Sin embargo, el alto voltaje del sistema requiere conexiones igualmente capaces. Y lo ideal es que un sistema fotovoltaico funcione sin problemas durante más de 20 años con una exposición constante al viento y las condiciones climáticas, por lo que sus componentes deben ser extremadamente resistentes a la intemperie.
LAPP ha diseñado su sistema de conector EPIC SOLAR 4PLUS de 4 mm con doble gancho de bloqueo para este propósito. Está diseñado para unidades fotovoltaicas y seguidores solares que funcionan con una tensión de sistema de hasta 1.5 kV en construcciones de película delgada y cristalina.
Una de las propiedades más importantes de la nueva conexión es su baja resistencia de contacto, que garantiza una transmisión de energía eficiente.
Para un ensamblaje seguro en el lugar, grandes corrientes y largos cables, los desarrolladores de LAPP han equipado el sistema con una terminación de engarce de alta calidad (máx. 10 mm²) con muchas propiedades excelentes, incluida una vida útil muy larga. El conector también cuenta con protección contra la apertura accidental en línea con el estándar estadounidense NEC.
En otras palabras, la conexión solo se puede aflojar con una herramienta. El EPIC SOLAR 4PLUS se ha probado según IEC 62852, el estándar aplicable a los conectores en aplicaciones de CC en sistemas fotovoltaicos. El sistema se puede utilizar con muchos cables ÖLFLEX SOLAR.
LAPP presentó el nuevo sistema de conector EPIC SOLAR 4PLUS para unidades fotovoltaicas de alto rendimiento en el Hall 11, Stand C03 en Hannover Messe 2019 Alemania.
Artículo suministrado por: Transmisiones S.A.S.
Ing. Jaime Salazar, Ingeniero Electricista Universidad Nacional de Colombia 1983, MSc. EE, University of Nottingham UK 1991. Artículo cortesía de Lapp.
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