Fuentes de electricidad que se pueden utilizar según demanda
Las redes con alta penetración de fuentes de energía renovable generalmente necesitan generación despachable en lugar de generación de carga base.
La generación despachable se refiere a fuentes de electricidad que pueden programarse según la demanda de los operadores de la red eléctrica, de acuerdo con las necesidades del mercado. Los generadores despachables pueden ajustar su producción de energía de acuerdo con una orden. [1] Las fuentes de energía renovables
no despachables , como la energía eólica y la energía solar fotovoltaica (PV), no pueden ser controladas por los operadores. [2]
Otros tipos de energía renovable que son despachables sin almacenamiento de energía separado son la hidroeléctrica , la biomasa , la geotermia y la conversión de energía térmica oceánica . [3]
Tiempo de inicio
Las plantas despachables tienen tiempos de arranque variables, dependiendo de la tecnología utilizada y del tiempo transcurrido desde la operación anterior. Por ejemplo, el "arranque en caliente" puede realizarse unas horas después de una parada anterior, mientras que el "arranque en frío" se realiza después de unos días de inactividad.
Las centrales eléctricas de ciclo combinado constan de unas pocas etapas con tiempos de arranque variables y se requieren más de 8 horas para alcanzar la potencia máxima desde el estado frío: [5]
La turbina de gas puede ponerse en marcha en 15-30 minutos;
El proceso de calentamiento de la turbina de vapor (ST) tarda entre 1 hora (para el arranque en caliente) y 6 horas (para el arranque en frío);
El aumento de carga ST demora entre 20 minutos adicionales (si está "caliente") y 2 horas ("fría").
Las centrales nucleares tienen los tiempos de arranque más largos, de unos pocos días para el arranque en frío (menos de una semana). Un reactor de agua en ebullición típico pasa por las siguientes etapas: [6]
establecimiento de una reacción en cadena (hasta 6 horas);
alcanzar la temperatura y presión nominales en el reactor (12 horas);
calentamiento de la generación de vapor (12 horas);
aumentando la carga (2-3 días).
Beneficios
Los principales beneficios de las centrales eléctricas despachables incluyen: [7]
Estas capacidades de los generadores despachables permiten:
Adaptación de la carga: los cambios lentos en la demanda de energía, por ejemplo, entre el día y la noche, también requieren cambios en el suministro, ya que el sistema debe estar equilibrado en todo momento (ver también Electricidad ).
Coincidencia de picos: períodos cortos de tiempo durante los cuales la demanda excede la producción de las plantas de adaptación de carga; la generación capaz de satisfacer estos picos de demanda se implementa mediante el despliegue rápido de fuentes despachables.
Tiempos de entrega: períodos durante los cuales se emplea una fuente alternativa para complementar el tiempo de entrega que requieren las grandes plantas alimentadas con carbón o gas natural para alcanzar su producción total; estas fuentes de energía alternativas se pueden implementar en cuestión de segundos o minutos para adaptarse a shocks rápidos en la demanda o la oferta que no se pueden satisfacer con generadores que coincidan con los picos de demanda.
Regulación de frecuencia o fuentes de energía intermitentes: los cambios en la salida de electricidad enviada al sistema pueden cambiar la calidad y la estabilidad del propio sistema de transmisión debido a un cambio en la frecuencia de la electricidad transmitida; las fuentes renovables como la eólica y la solar son intermitentes y necesitan fuentes de energía flexibles para suavizar sus cambios en la producción de energía.
Respaldo para generadores de carga base: Las plantas de energía nuclear, por ejemplo, están equipadas con sistemas de seguridad de reactores nucleares que pueden detener la generación de electricidad en menos de un segundo en caso de emergencia.
Clasificación alternativa
Un estudio de 2018 sugirió una nueva clasificación de las fuentes de generación de energía, que tiene en cuenta el rápido aumento en la penetración de fuentes de energía renovables variables , que resultan en precios altos de la energía durante períodos de baja disponibilidad: [8]
Energía renovable variable que "ahorra combustible" , que tiene costos variables casi nulos y costos de combustible nulos al utilizar energía eólica, solar y hidroeléctrica de pasada. Con una gran proporción de estas fuentes, "las necesidades de capacidad se ven impulsadas por períodos con baja disponibilidad de energía renovable variable" y, por lo tanto, su función propuesta es reemplazar otras fuentes de alto costo variable en períodos en que estén disponibles.
Las fuentes de energía de "ráfaga rápida" son aquellas que se pueden despachar instantáneamente durante períodos de alta demanda y precios altos de la energía, pero que tienen un rendimiento deficiente para operaciones continuas a largo plazo. Entre ellas se incluyen el almacenamiento de energía ( baterías ), la demanda flexible y la respuesta a la demanda.
Fuentes "firmes" de bajo contenido de carbono , que proporcionan un suministro estable de energía durante todas las estaciones y durante períodos de hasta semanas o meses, e incluyen la energía nuclear , las centrales hidroeléctricas con grandes reservorios, los combustibles fósiles con captura de carbono , la energía geotérmica y los biocombustibles.
^ Cooper, Duncan (22 de marzo de 2012). "Johnson's Energy Club Competes in Renewable Energy Case Competition". Samuel Curtis Johnson Graduate School of Management. Archivado desde el original el 16 de junio de 2012. Consultado el 29 de agosto de 2012. La mayoría de las fuentes de energía convencionales son despachables, lo que significa que se pueden activar o desactivar según la demanda de electricidad. La cantidad de electricidad que producen también se puede aumentar o disminuir para que el suministro de electricidad coincida con la cantidad demandada por los usuarios.
^ Red eléctrica: términos y definiciones clave
^ Evaluación energética mundial: hacia un futuro sostenible
^ "Bienvenidos a First Hydro" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2016-03-03 . Consultado el 2013-01-08 .
^ Ivanova, Sauhats y Linkevics 2016, pág. 2.
^ Li 2021, pág. 23.
^ ¿ Cómo pueden las energías renovables suministrar energía despachable según demanda?
^ Sepulveda, Nestor A.; Jenkins, Jesse D.; De Sisternes, Fernando J.; Lester, Richard K. (2018-11-21). "El papel de los recursos de electricidad firme con bajas emisiones de carbono en la descarbonización profunda de la generación de energía". Joule . 2 (11): 2403–2420. doi : 10.1016/j.joule.2018.08.006 . ISSN 2542-4351.
Fuentes
Ivanova, Polina; Sauhats, Antans; Linkevics, Olegs (2016). Hacia la optimización de los arranques y paradas de las centrales eléctricas de ciclo combinado . IEEE. doi :10.1109/RTUCON.2016.7763081. ISBN .978-1-5090-3731-5.
Li, Yifei (2021). Caracterización del tiempo de reacción de diferentes plantas de energía (PDF) (tesis de maestría). Technische Hochschule Ingolstadt.
