ENERGÍA: ESTUDIO DE
PROSPECTIVA TECNOLÓGICA 2005
El estudio de prospectiva en el área de Energía se
ha enfocado hacia las dos principales áreas en las que ROBOTIKER ha
acometido proyectos y actividades durante estos últimos años. Estas
áreas son Sistemas de Distribución de Energía y Sistemas de
Generación Fotovoltaica.
Por lo tanto, la previsible evolución en estas
áreas, influirán en el futuro desarrollo de las actividades de
ROBOTIKER, afectando directamente al Departamento de Equipos de
Telecomunicación y Electrónica.
La evolución de los Sistemas de Distribución de
Energía viene dirigiéndose, en los últimos años, al cambio
tecnológico de los equipos utilizados en sus
instalaciones.
Sistemas de Distribución de Energía
Dentro del área de Sistemas de Distribución de
Energía venimos estudiando tres subáreas de influencia, Comunicación
de Datos, Calidad de Red y Sensores Eléctricos.
Comunicación de Datos
Principalmente, la rápida evolución e influencia de
los equipos basados en microprocesadores, ha influido en la masiva
incorporación de equipos multifunción, que sustituyen a varios
equipos de tecnologías anteriores, y en los que se incorporan nuevas
funcionalidades, que en la anterioridad eran responsabilidad de
varios equipos e instalaciones diferenciadas.
La tremenda evolución de las tecnologías de la
comunicación, también ha influenciado en la situación actual de modo
que cada vez más, las instalaciones están cambiando de ser
supervisadas insitu por personal técnico con una dedicación
completa, a ser supervisadas remotamente, con pequeñas
intervenciones de personal, casi más dedicado a mantenimiento
preventivo.
Todo apunta a posibilitar instalaciones como mucho
mayor nivel de autosuficiencia, por lo que la intervención humana
dentro de los Sistemas de Distribución, se hace cada vez menor, y la
supervisión y el control de las instalaciones se realiza desde
situaciones físicas más lejanas.
Calidad de red
Dentro de la tendencia mundial de mejora de
producto, las compañías eléctricas, han dado el paso hacia adelante.
Desde principios de este año 2000, las compañías eléctricas se han
comprometido en ofrecer un mejor producto a sus usuarios, de modo
que han impulsado la entrada en vigor de normativas enfocadas hacia
la mejora de la calidad del suministro de la energía eléctrica,
dando paso a acciones enfocadas a la mejora de la calidad de
red.
Por ello se está iniciando la incorporación de las
nuevas tecnologías en electrónica de potencia, dirigidas a la
supervisión de la calidad de onda suministrada a los usuarios, con
equipamientos que posibilitan la monitorización de esa calidad de
onda, y que incluso permiten la corrección de anomalías o
distorsiones producidas en la red eléctrica.
Este tipo de instalaciones o equipamientos, también
permiten evitar las posibles distorsiones provocadas por los propios
usuarios de un cierto nivel de consumo, principalmente empresas
industriales con grandes maquinarias.
Estas anomalías han estado intentando eliminarse
mediante la instalación de filtros pasivos en los puntos
conflictivos de cada instalación, sintonizados para la eliminación
de ciertos niveles de distorsión. El avance tecnológico está
posibilitando la aparición de filtros activos, que permiten la
adaptación de los niveles de filtrado a las interferencias
aparecidas en cada instante.
Sensores Eléctricos
La implantación de la tecnología de
microprocesadores en los equipos involucrados en las tareas de
medida y protección, que se instalan para realizar la gestión y
mantenimiento del servicio de las redes eléctricas, se ha traducido
en los últimos tiempos en una disminución de los requerimientos de
potencia que deben dar los sensores de medida a dichos equipos, lo
que ha permitido el estudio y desarrollo de nuevas tecnologías para
realizar la captación de las magnitudes de corriente y tensión que
tradicionalmente se viene llevando a cabo por medio de los
transformadores de medida convencionales y los transformadores de
protección convencionales.
La tendencia de la tecnología se dirige hacia una
integración cada vez mayor de los dispositivos tanto de control como
de protección en el propio bastidor de aparellaje. Esta tendencia se
acelera con la disponibilidad de sensores rentables y fiables.
Debido al espacio muy limitado disponible en los
modernos bastidores de aparellaje para los transformadores de
medida, y en consecuencia, los límites dados en el tamaño de sus
núcleos ferromagnéticos, a menudo es imposible obtener el
rendimiento dinámico necesario para funciones de protección más
complejas y rápidas.
Las dos tendencias, la reducción del espacio del
aparellaje, por una parte, y la mayor potencia de los
transformadores que alimentan a la red por otra, hacen que los
transformadores convencionales resulten inadecuados para cumplir
ambas condiciones.
Los sensores de intensidad no convencionales
ofrecen un rendimiento superior para optimizar los esquemas de
protección y también necesitan poco espacio.
Los requerimientos técnicos y económicos en la
aparamenta de Media Tensión han ido creciendo en los últimos años,
demandándose cada vez más características como pequeñas dimensiones,
flexibilidad para el incremento de potencia de las instalaciones,
etc.
El principal inconveniente para empezar a utilizar
estos transformadores, es la falta de experiencia en servicio y en
menor medida, la incipiente creación de una norma. Actualmente los
equipos de medida y protección existentes en el mercado no están
preparados para recibir las medidas de corriente y tensión de estos
nuevos transformadores. Cada vez que se quiera usar un transformador
de medida electrónico, habrá que adaptar las etapas de entrada de
los equipos secundarios, pues cada fabricante de transformadores
puede usar su protocolo de comunicación, en caso de salida digital,
o una señal analógica de baja potencia en diferentes rangos de
medida.
Sistemas de Generación de Energía
Fotovoltaica
En esta década, el precio real de la energía
eléctrica parece que tiende a aumentar, y para enfrentarse a esta
realidad, se han realizado esfuerzos para desarrollar nuevas
tecnologías de transformación con alto rendimiento, y a la vez para
seleccionar sistemas de generación distribuida, consecuencia directa
de la desregulación en del campo de distribución de energía
eléctrica.
Desde este punto de vista los sistemas de
generación eléctrica más potenciados han sido los de mayor
rendimiento de transformación eléctrica que se conocían, tales como
minicentrales hidráulicas, sistemas de cogeneración en base a motor
diesel o gas, aerogeneradores. Han quedado fuera de este uso
aquellas energías de menor rendimiento de transformación tales como
la biomasa o la energía solar.
Por otra parte la desregulación del mercado de
generación eléctrica permite a cualquier empresa poder generar su
energía y vender sus excedentes a las empresas distribuidoras de
energía, esto hace que muchas empresas quieran introducirse en este
mercado ya que económicamente es rentable a corto plazo.
El carácter sostenible de progreso económico y
social que hoy se preconiza requiere integrar la política energética
con las demás políticas. La política energética debe simultáneamente
preservar los equilibrios económicos y contribuir a la protección
del medio ambiente y es en este sentido, donde las energías
renovables pueden jugar un papel fundamental por su contribución a
la diversificación energética, al esfuerzo por resolver los
problemas medio ambientales, sus índices favorables de generación de
empleo y el desarrollo de industria, tecnológicamente avanzadas.
La promoción de las energías renovables se
encuentra por tanto plenamente justificada y será clave en el avance
desde el esquema energético actual hacia un modelo más
sostenible.
Durante el año 1997, vieron la luz dos hitos
fundamentales para el futuro de las energías renovables.
El primero a nivel de la Unión Europea es que la
Comisión de la Unión Europea adoptó el Libro Blanco para una
Estrategia Comunitaria y Plan de Acción (Comisión de las Comunidades
Europeas, Bruselas 26 de noviembre de 1997) el cual define las
líneas de actuación para conseguir el objetivo de duplicar la
contribución de las energías renovables al balance de energía de la
Unión Europea en el año 2010.
El segundo a nivel nacional, ha sido la Ley del
Sector Eléctrico de 27 de noviembre de 1997 del Ministerio de
Industria y Energía que incluye un Régimen Especial para la Energías
Renovables el cual garantiza la adquisición de la energía eléctrica
que produzcan a un precio que asegure su viabilidad económica. Esta
misma Ley, establece la necesidad de elaborar un Plan de Fomento con
el principal objetivo final de alcanzar un aporte de las energías
renovables del 12% al balance energético nacional para el año
2010.
Nuestro estudio se ha enfocado fundamentalmente en
la Energía Solar Fotovoltáica.
Los sistemas fotovoltaicos convierten la luz solar
en energía eléctrica. Sus principales ventajas son: es una energía
renovable, limpia y silenciosa, de implantación sencilla y de bajo
coste, de gran modularidad, versátil, de bajo coste de
funcionamiento, de alta fiabilidad y durabilidad.
Aunque el número de ventajas es considerable existe
un gran inconveniente, la radiación solar fluctúa mucho a lo largo
del día y del año.
Los costes de explotación de la energía solar son
prácticamente nulos, pero en contra los costes de inversión
son elevados. Partiendo de estas dos afirmaciones la única forma de
amortizar las inversiones en energía solar es aumentar la energía
vendida para una misma instalación, para lo cual hay que mejorar el
rendimiento de las células fotovoltaicas y de los equipos de
transformación de la energía, continua a alterna. La mejora de los
rendimientos de células fotovoltaicas es uno campo de investigación
en el cual existen varios grupos a nivel nacional de gran prestigio
internacional que están trabajando en él.
En cambio en el campo de la transformación de la
energética se está iniciando el avance, enfocándose en la mejora del
rendimiento de la transformación energética hacia la red.
A pesar de todo, la energía fotovoltaica puede ser
rentable en muchas aplicaciones y en contra de la creencia popular
en lugares en los que el tiempo no es soleado. Los paneles dan
tensión en cuanto amanece y su potencia aumenta o disminuye a lo
largo del día en función de la cantidad de radiación solar que les
llega. Esto se confirma viendo que países generan más energía
eléctrica partiendo de energía solar y cual tienen mayor número de
instalaciones. Curiosamente la mayor concentración de plantas
fotovoltaicas de pequeña y mediana potencia están en centro
Europa.
RESUMEN DE LOS TEMAS TRATADOS
Los temas tratados en el cuestionario de
prospectiva de energía se han dividido en dos áreas, Sistemas de
Distribución de Energía y la de Sistemas de Generación
Fotovoltaica.
El área de Sistemas de Distribución de Energía se
ha dividido a su vez en tres apartados, Comunicación de Datos,
Calidad de Red y Sensores Eléctricos.
Por lo tanto, se puede decir que la prospectiva se
ha centrado en cuatro bloques:
- Sistemas de Distribución de Energía. Comunicación de
Datos, con cuestiones relacionadas con la evolución de los
sistemas de comunicación de los datos relacionados con los equipos
utilizados en las instalaciones de los sistemas de distribución de
energía eléctrica.
- Sistemas de Distribución de Energía. Calidad de Red, con
cuestiones relacionadas con los aspectos de la incorporación de
los conceptos de calidad de red a los sistemas de distribución de
energía eléctrica.
- Sistemas de Distribución de Energía. Sensores Eléctricos,
con cuestiones relacionadas con las nuevas tendencias de empleo de
Sensores para la captura de magnitudes del sistema eléctrico de
potencia y su influencia sobre los equipamientos empleados.
- Sistemas de Generación de Energía Fotovoltaica, con
preguntas relacionadas sobre las posibles evoluciones de esta
fuente de energía alternativa y sus posibles posicionamientos e
interrelaciones con otras energías de aspectos similares.
GRUPO DE EXPERTOS Y ENCUESTADOS
La búsqueda y selección de expertos y encuestados
en las subáreas comprendidas dentro del área de Sistemas de
Distribución de Energía, ha sido sencilla debido a la gran tradición
y experiencia que se posee en nuestro entorno industrial y
universitario, en la dedicación con temas relacionados con los
Bienes de Equipo Eléctrico.
En cambio, en el área de Sistemas de Generación
Fotovoltaica, la experiencia en nuestro entorno esta en un periodo
de arranque y con un desarrollo incipiente. Básicamente, hay cierta
experiencia de instaladores, pioneros en aspectos generales de
energías renovables, sobre todo en la aplicación de las tecnologías,
pero el tejido industrial y académico, está en el arranque de una
época de iniciativas.
Por lo tanto, se remitieron conjuntamente en la
misma encuesta, los temas de Sistemas de Distribución de Energía y
de Sistemas de Generación Fotovoltaica.
Sabino Elorduizapatarietxe
Dpto. de Equipos de Telecomunicación y Electrónica
ROBOTIKER
Lectura
recomendada:
Estado del Arte:
Supercondensadores | 
