En comparación con los países de Europa, donde los objetos de generación distribuida representan hoy casi el 30% de toda la producción, en Rusia, según diversas estimaciones, la proporción de energía distribuida no supera hoy el 5-10%. Hablemos de si hay oportunidades para que la energía alcance las tendencias mundiales, y si los consumidores tienen la motivación para avanzar hacia un suministro energético independiente.
Más allá de los números. Encuentra las diferencias
Las diferencias entre el sistema de generación eléctrica distribuida en Rusia y Europa no se limitan hoy en día a las cifras; de hecho, son modelos completamente diferentes tanto en su estructura como desde el punto de vista económico. El desarrollo de la generación distribuida en nuestro país ha tenido motivos algo distintos a los que se convirtieron en la fuerza principal detrás de este proceso en Europa, que buscaba compensar la escasez de fuentes de combustible tradicionales al incluir en el balance energético fuentes de energía alternativas (incluidos los recursos energéticos secundarios). En Rusia, la cuestión de reducir los costos de adquisición de recursos energéticos para los consumidores en un contexto de economía planificada y formación de tarifas centralizadas ha tenido durante mucho tiempo una relevancia significativamente menor, por lo tanto, la generación eléctrica propia se consideraba principalmente en aquellos casos en que la empresa era un consumidor de energía especialmente grande y, debido a su lejanía, enfrentaba dificultades para conectarse a las redes.
En el ámbito de la energía distribuida, las instalaciones de generación propia tenían una potencia bastante alta, que oscilaba entre 10 y 500 MW (e incluso más), dependiendo de las necesidades de producción y con el objetivo de proporcionar electricidad y calefacción a las poblaciones cercanas. Dado que la transmisión de calor a largas distancias siempre conlleva pérdidas significativas, se estaba construyendo activamente calderas de agua caliente para satisfacer las necesidades de las empresas y las ciudades. Además, las propias fuentes de energía, ya fueran centrales térmicas o calderas, se construían utilizando gas, fuelóleo o carbón, y las tecnologías de energías renovables, exceptuando las centrales hidroeléctricas, y los recursos energéticos secundarios se utilizaban en casos aislados. Actualmente, la situación está cambiando: están surgiendo gradualmente instalaciones de pequeña generación eléctrica, y a pesar de que en menor medida, se están involucrando fuentes de energía alternativas en el balance energético.
En Occidente, se están realizando muchos esfuerzos para promover la pequeña generación, y recientemente ha ganado popularidad el concepto de central eléctrica virtual (CEV). Este es un sistema que reúne a la mayoría de los actores del mercado de generación eléctrica: productores (desde pequeños generadores de propiedades privadas hasta centrales de cogeneración) y consumidores (desde hogares hasta grandes empresas industriales). La CEV regula el consumo de energía, suavizando los picos y redistribuyendo las cargas en tiempo real, utilizando todos los recursos disponibles del sistema. Pero tal evolución es imposible sin un estímulo al mercado de generación distribuida por parte del Estado y sin los cambios legislativos correspondientes.
En Rusia, en condiciones de dura competencia y monopolio del suministro eléctrico centralizado, la comercialización de excedentes de electricidad producida en la red externa sigue siendo, aunque solucionable, una tarea compleja tanto desde el punto de vista organizativo como del costo del proceso. Por lo tanto, en la actualidad, las posibilidades de convertirse en un participante pleno en el mercado para las instalaciones de energía distribuida son extremadamente limitadas.
Sin embargo, el desarrollo de la generación propia hoy en día está, sin duda, en tendencia. El factor principal de su crecimiento es la fiabilidad del suministro de energía. La dependencia de las empresas generadoras y de las redes aumenta los riesgos para los productores. La mayoría de las grandes instalaciones de generación en Rusia fueron construidas durante la época de la URSS, y su considerable antigüedad se hace notar. Para el consumidor industrial, la interrupción del suministro de energía debido a un accidente representa un riesgo de detener la producción y pérdidas evidentes. Si el deseo de reducir los riesgos va acompañado de motivos económicos (definidos principalmente por la política tarifaria del proveedor regional) y oportunidades de inversión, entonces la generación propia se justifica completamente, y cada vez más empresas industriales hoy están dispuestas (o están considerando esta posibilidad) a seguir este camino.
Por lo tanto, las perspectivas de desarrollo de la generación eléctrica distribuida «para necesidades propias» en Rusia son bastante altas.
Generación propia. ¿A quién le beneficia?
La economía de cada proyecto es estrictamente individual y está determinada por múltiples factores. Si intentamos generalizar al máximo, en las regiones con una mayor concentración de capacidades generadoras y empresas industriales, con tarifas de electricidad y calefacción más altas, la generación eléctrica propia representa una oportunidad objetiva para reducir significativamente los costos de adquisición de recursos energéticos.
Esto también incluye regiones de difícil acceso y poco pobladas con una infraestructura de redes eléctricas débil o completamente ausente, donde, sin duda, las tarifas de electricidad son las más altas.
En las regiones donde hay menos consumidores y proveedores de electricidad, así como una mayor proporción de electricidad generada por centrales hidroeléctricas, las tarifas son notablemente más bajas y la viabilidad económica de tales proyectos en la industria no siempre es favorable. Sin embargo, para empresas de ciertos sectores que tienen la posibilidad de utilizar combustible alternativo, por ejemplo, residuos de producción, la generación propia puede ser una excelente solución. A continuación, se muestra una central térmica de energía a partir de los residuos de una empresa de trabajo en madera.
Si hablamos de generación para necesidades públicas, edificios públicos y objetos de infraestructura comercial y social, hasta hace poco, la economía de estos proyectos se definía en gran medida por el nivel de desarrollo de la infraestructura energética de la región y, en no menor medida, por el costo de la conexión tecnológica de los consumidores de electricidad. Con el desarrollo de tecnologías de trigeneración, tales limitaciones han dejado de ser determinantes, y el calor residual o generado en verano ahora se puede utilizar para necesidades de climatización, lo que ha aumentado significativamente la eficiencia de los centros energéticos.
Trigeneración: electricidad, calor y frío para el objeto
La trigeneración es una dirección bastante autónoma en el desarrollo de la pequeña energía. Se caracteriza por el individualismo, ya que se orienta a satisfacer las necesidades de un objeto específico en recursos energéticos.
El primer proyecto con la concepción de la trigeneración fue desarrollado en 1998 por esfuerzos conjuntos del Departamento de Energía de EE. UU., el laboratorio nacional ORNL y el fabricante de máquinas de refrigeración ABHM (máquinas de refrigeración de bromuro de litio por absorción) BROAD, y se implementó en EE. UU. en 2001. La trigeneración se basa en el uso de máquinas de refrigeración por absorción, que utilizan calor como fuente principal de energía y permiten generar frío y calor según las necesidades del objeto. La utilización de calderas convencionales, como en la cogeneración, no es un requisito obligatorio en este esquema.
Además de calor y electricidad tradicionales, la trigeneración proporciona la producción de frío en las ABHM (en forma de agua enfriada) para necesidades tecnológicas o para la climatización de ambientes. El proceso de producción de electricidad, de una forma u otra, ocurre con grandes pérdidas de energía térmica (por ejemplo, con los gases de escape de las máquinas generadoras).
Involucrar este calor en el proceso de obtención de frío, por un lado, minimiza las pérdidas, aumentando el rendimiento total del ciclo, y, por otro lado, permite reducir el consumo de electricidad del objeto en comparación con las tecnologías tradicionales de producción de frío mediante máquinas de refrigeración por compresión de vapor.
La posibilidad de trabajar con diversas fuentes de calor (agua caliente, vapor de agua, gases de escape de instalaciones generadoras, calderas y hornos, así como combustibles (gas natural, diésel, etc.) permite utilizar ABHM en una amplia variedad de instalaciones, aprovechando el recurso que esté disponible para la empresa.
Así, en la industria se puede utilizar el calor residual:
Y en las instalaciones de servicios públicos, en edificios comerciales y públicos, son posibles diversas combinaciones de fuentes de calor:
Un centro de trigeneración se puede calcular y construir atendiendo a las necesidades de energía eléctrica, o bien basarse en el consumo de frío del objeto. Dependiendo de cuál de los indicadores sea el criterio determinante para el consumidor. En el primer caso, la valorización del calor residual en ABHM puede no ser total, mientras que en el segundo caso puede haber restricciones en la electricidad generada por sí mismo (la reposición se realiza mediante la compra de electricidad de la red externa).
Dónde es ventajosa la trigeneración
El rango de aplicación de la tecnología es bastante amplio: la trigeneración puede integrarse igualmente bien en la concepción de algún espacio público (por ejemplo, un gran centro comercial o un edificio de aeropuerto), así como en la infraestructura energética de una empresa industrial. La viabilidad de implementar tales proyectos y su rendimiento dependen en gran medida de las condiciones locales, tanto económicas como climáticas, y para las empresas industriales, también del costo del producto fabricado.
El primer y más importante criterio es la necesidad de frío. Su aplicación más común hoy en día es la climatización de edificios públicos. Esto puede incluir centros de negocios, edificios administrativos, complejos hospitalarios y hoteleros, instalaciones deportivas, centros comerciales y parques acuáticos, museos y pabellones de exhibición, edificios de aeropuertos, en resumen, todos aquellos lugares donde se concentran muchas personas y donde se requiere un sistema de climatización central para crear un microclima confortable.
El uso de CCGT es más justificable para objetos de entre 20,000 y 30,000 m² (centros de negocios de tamaño medio) y se extiende a objetos gigantes de varios cientos de miles de metros cuadrados o más (complejos comerciales y de entretenimiento, así como aeropuertos).
Sin embargo, en tales instalaciones debe haber demanda no solo de frío y electricidad, sino también de calefacción. Además, la calefacción no solo implica calentar las instalaciones en invierno, sino también ofrecer suministro de agua caliente durante todo el año para necesidades de agua caliente sanitaria. Cuanto más se utilicen las capacidades de un centro de energía trigeneracional, mayor será su eficacia.
En todo el mundo, hay numerosos ejemplos de aplicación de la trigeneración en el sector hotelero, en la construcción y modernización de aeropuertos, en instituciones educativas, en complejos empresariales y administrativos, en centros de datos, así como en diversas industrias como la textil, metalúrgica, alimentaria, química, de pulpa y papel, y de maquinaria, entre otras.
Como ejemplo, citaré uno de los objetos para el cual la empresa «» desarrolló la concepción de un centro de energía trigeneracional.
Con un requerimiento de energía eléctrica en una planta industrial de alrededor de 4 MW (generados por dos unidades generadoras de gas (UGG)), se necesita un suministro de frío de 2.1 MW.
El frío se genera mediante una máquina enfriadora de bromuro de litio de absorción que opera con los gases de escape de las UGG. Además, una UGG cubre completamente el 100% de las necesidades de calor del sistema de calefacción. Así, incluso cuando solo opera una UGG, la planta siempre cuenta con la cantidad necesaria de frío. Además, incluso si ambas UGG dejan de funcionar, el sistema de calefacción mantiene la capacidad de generar calor y frío, ya que cuenta con una fuente de calor de respaldo: el gas natural.
Centro de energía trigeneracional
Dependiendo de las necesidades del consumidor, su categoría y los requisitos de reserva, el esquema de trigeneración (presentado en la imagen a continuación) puede ser muy complejo e incluir calderas energéticas y de agua caliente, calderas de recuperación, turbinas de vapor o de gas, un tratamiento de agua completo, etc.
Pero para objetos relativamente pequeños, la instalación generadora principal generalmente es una turbina de gas o un generador a pistón (ya sea a gas o diésel) de potencia eléctrica relativamente baja (1-6 MW). Producen electricidad y calor residual de los gases de escape y agua caliente, que se utilizan en el AHBM. Este es el conjunto mínimo y suficiente de equipo básico.
Sí, aquí no podemos prescindir de sistemas auxiliares: torre de refrigeración, bombas, estación de tratamiento de agua de reciclaje para su estabilización, sistema de automatización y un servicio eléctrico que permite el uso de la electricidad generada para las propias necesidades.
En la mayoría de los casos, el centro de trigeneración es un edificio independiente, ya sea en bloques de contenedores o una combinación de estas soluciones, ya que los requisitos para la ubicación del equipo generador de electricidad y calor son algo diferentes.
El equipo generador de electricidad está bastante estandarizado, a diferencia del AHBM, aunque es técnicamente más complejo. Los plazos de fabricación pueden variar de 6 a 12 meses o incluso más.
El plazo promedio de fabricación del AHBM es de 3 a 6 meses (dependiendo de la capacidad de frío, del número y tipos de fuentes de calor).
Como regla general, la fabricación de equipos auxiliares no excederá de esos mismos plazos, por lo que la duración total del proyecto de construcción del centro de energía de trigeneración es, en promedio, de 1.5 años.
Resultado
Primero, el centro de trigeneración permitirá reducir el número de proveedores de energía a uno: el proveedor de gas. Al eliminar la compra de electricidad y calor, se pueden, sobre todo, excluir cualquier riesgo asociado con interrupciones en el suministro de energía.
Operar con calor utilizando 'energía excedente' relativamente barata reduce el costo de la electricidad y el calor producidos en comparación con su compra. Y la carga a lo largo del año de las capacidades generadoras por calor (en invierno para calefacción, en verano para refrigeración y necesidades tecnológicas) permite asegurar la máxima eficiencia. Por supuesto, como en otros proyectos, la condición principal es el desarrollo de un concepto correcto y su justificación técnico-económica.
Entre los beneficios adicionales se encuentra la sostenibilidad. Al utilizar los gases de escape para generar energía útil, estamos reduciendo las emisiones en la atmósfera. Además, a diferencia de las tecnologías tradicionales de producción de frío, donde se utilizan amoníaco y freones como refrigerantes, la AБХМ utiliza agua como refrigerante, lo que también minimiza la carga ambiental.
Fuente: habr.com
