Fakultät für Elektrotechnik und InformationstechnikLehrstuhl für Energiesysteme und EnergiewirtschaftProf. Dr.-Ing. E. Handschin

Universität Dortmund

Generación distribuida en Alemania

Antecedentes técnicos,económicos y regulación

Dipl.-Ing. Jens Bömer

Universidad de Chile

Santiago de Chile

26 de abril del 2005

2

Contenido

Introducción

Desarrollo de la generación distribuida en Alemania

Regulación

Fundamentos técnicos

Resumen

3

Gasto eléctrico neto 521 TWhComercio, Manufactura, Servicios

27%

Residenciales27%

Industria46%

Cifras de la generación eléctricaen Alemania 2003

Generación Eléctrica - bruto 597 TWh

Carbón piedra24%

Energía Nuclear27%

EnergíasRenovables

8%

Gas natural10%

Lignito27%

Gasoil/Otros4%

Energías Renovables 45 TWh

Hídricos46%

Residuos4%

Fotovoltaicos1%

Eólicos41%

Biomasa8%

Fuente: Agencia Internacional de Energía

4

Desarrollo de la potencia instalada existente hasta 2030

Ersatz investitionen

?

Ersatz investitionen

?

Ersatzinvestitionen P

oten

cia

Inst

alad

a en

A

lem

ania

Fuente: VGB PowerTech

hídrico

eólico

petróleo

lignito

carbón piedra

Inversiones de reemplazo

otras térmicas

gas natural

uranio

5

Desarrollo temporal de generación eléctrica de las energías renovables

Fuente: Ministerio para el medio ambiente, protección a la naturaleza y seguridad de reactores

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

[GW

h/a

]

Fotovoltaik

biogener Anteil des Abfalls

Biomasse *

Windenergie

Wasserkraft

Stromerzeugung aus:

(hasta 5 MW)(hasta 3 MW)

(hasta 20 MW)

(hasta 5 kW)

Generación eléctrica de energía:

fotovoltaica

biomasa

eólica

hidráulica

Componentes biogenos en residuos

Ley de energías renovables (LER)

2004

eólicoonshore8,7 Cent/kWh

biomasa8,4 Cent/kWh

Agua pasada6,6 Cent/kWh

fotovoltaico45,7 Cent/kWh

Nuevo LER

Promedio mensual mercado spot (EEX): 4 Cent/kWh

Potencial utilizable de las energías renovables en Alemania y los „Costos“ del ahorro de CO2

Potencial utilizable (base de datos 1999)

Cost

os

del ahorr

o d

e C

O2 (

Str

EG

, LE

R)

Geotérmica

Fotovoltaica

Energía eólica

Biomasa

Hidráulica

Gas de decantación

Grisú

Gas de vertedero

Fuente: Fraunhofer UMSICHT, 1999

7

Definición de plantas de generación distribuida

Potencia eléctrica desde 1 kW hasta 20 MW

Conexión a la red de baja o media tensión

Fuentes energéticas fósiles

Fuentes energéticas renovables

Inyección determinante

• Generador diesel

• Microturbina

• Celda combustible

(Cogeneración termo-eléctrica)

• Planta de Biomasa (Cogeneración)

• Planta hidráulica

• Central geotérmica (Cogeneración)

• Energía mareal

Inyección estocástica

• Central eólica

• Centrales fotovoltaicas

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Desarrollo temporal de la generación eólica

Fuente: Ministerio para el medio ambiente, protección a la naturaleza y seguridad de reactores

2004

40 140 230670 940

1.8002.200

3.000

4.489

15.856

18.500

9.500

5.528

10.456

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000[G

Wh/

a]

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

[MW

]

Generacióneléctrica

Potencia instalada

Nueva Ley de energías renovables (2004)

Implementación ley de energías renovables

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Desarrollo de la energía eólica en Alemania

• En el 2030 la capacidad de todas las plantas eólicas corresponderán a un 40% de la actual generación de las centrales eléctricas

• Problemas de la Integración de plantas eólicas Offshore aun no se resuelven

• Penetración máxima aún se discute

Prognostizierte WEA-LeistungCapacidad pronosticada de una planta eolica

Fuente: DEWI

• Condiciones espaciales de montaje muy diferenciadas (Norte de Alemania, Costa)

• Repowering reemplaza/amplía plantas existentes

• Aumento cíclico de la potencia de las plantas de energía eólica

Prognostizierter jährlicher Zubau von WEACrecimiento anual pronosticado de una planta eolica

Fuente: DEWI

onshore y offshore

onshore

10

Historial de leyes y directrices

2000 Ley de energías renovables (LER)

2001 Decreto para la Biomasa

2001 Directrices de la UE para el fomento de las ER

2002 Ley de fotovoltaicos para ley de ER

2004 Nueva LERRe

gen

era

tiva

s

2000 Ley de conexión de cogeneración (LEE) 2002 Ley ampliada de COG con ampliación de celda comb. 2004 Directrices UE para la cogeneraciónC

og

ene

r.G

ener

ales

1990 Ley de alimentación eléctrica

1996 Directrices UE 96/92/EG

1997 Protocolo de Kyoto (disminución del CO2)

1998 Ley de economía energética (LEE)

2000 Retiro de la energía nuclear

2002 “Reforma de impuestos ecológicos”

2002 Nueva ley de economía energética

2005 Nueva ley de economía energética (aun no ratificada)

abandonado

actual

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Participación de la GD en el mercado

Centrales eléctricas

convencionales

Grandes clientes

Clientes resdidenciales

Mercado Spot

Áreas de balanceGeneración

distribuida

Suministro eléctrico

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Aprobación de planificación, construccióny conexión de GD en Alemania

Autoridad de Construcción

Distribuidora (EDE)

Inversionista GD

• Autoridad Medioambiental

• Autoridad Forestal• Autoridad de Aguas• Autoridad de Espacio

Aéreo• Autoridad de

Telecomunicaciones

Institución para zanjar

DiscrepanciaDisputa, ej. punto de conexión

Realización GD

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Normas internacionales• DIN EN 50160 Características del voltage...• DIN EN 61727 Sistemas fotovoltaicos

Consejos y directrices• Condiciones técnicas de conexión TAB • VDEW-directrices MT & BT• VDEW-directrices eAT/AT• Reglamentaciones adicionales

Normas alemanas de VDE • VDE 0100 Plantas eléctricas de edificios• VDE 0838/9 Compatibilidad electromagnética• VDE 0126 Punto de desconexión automática para plantas fotovoltaicas...• VDE 0127 Plantas de energía eólica• VDE 0558 Semiconductores• VDE 0530 Maquinas eléctricas giratorias• VDE 0130 Celdas combustiblesEn desarrollo• DKE K 373 Sistemas fotovoltaicos• DKE K 384 Celdas combustibles

Condiciones de conexión para plantas de generación distribuida

VDE: Asociación de electrotécnica, electrónica y tecnologías de la información

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Experiencias del funcionamiento de la GD

Funcionamiento de un GD individual en la red

• Regulable sin problemas

• En parte se hace necesario un funcionamiento adaptado individual

Conclusión:En sistemas MT/BT correctamente planificados, se hace posible la integración a gran escala de la GD.

Quelle: CIGRE-Symposium Athen, 2005

Integración a gran escala de GD a las redes

Estructura de las redes deberá ser adaptada eventualmente

• Cálculo de flujo de potencia en vista al voltaje y cuellos de botella

• Potencia de cortocircuito

• Sistema de protección

• Calidad de suministro

• Potencia Reactiva

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Hacia la integración de GD a gran escala

Servicios complementarios

Energy managementdecentralizado

Normas y recomendaciones

- Control de frecuencia- Control de tensión- Potencia de reserva

- Modelos para comportamiento de carga - Pronóstico y optimización- Flujo de potencia- Operación térmica o eléctrica- Almacenamiento

- Diferentes tecnologías de GD- Concepto de protección coordinado - Integración a la red- Sistema de distribución balance- Operación y control de la red- Retroalimentación y Conteo- Conceptos de mantención

- Contrato de acceso/ uso de red- Contrato de suministro eléctrico- Repercusiones de la red- Certificación de conectividad

Resumen