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“EFICIENCIA ENERGÉTICA EN REDES ELÉCTRICAS, DESDE LA PERSPECTIVA DE LAS EMPRESAS
DISTRIBUIDORAS”
O:\PRESENTACIONES\2007\Jornadas Eficiencia energetica-RESUMEN.ppt
JOAN I. FRAU VALENTÍDirector Planificación y Calidad de Red Baleares ENDESA Distribución
Barcelona, 29 de mayo de 2007
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1. Pérdidas en redes eléctricas: España y las estadísticas
2. Propuestas para la OPTIMIZACIÓN de pérdidas técnicas
Diseño de redes
Grado de utilización de redes
Operación de redes
Gestión de la demanda y de la generación distribuida
3. Caso TRAFOS EFICIENTES: potencial y posicionamiento
ENDESA
4. Caso MODELO DE RED AT/MT Endesa: Eliminación de TRANSFORMACIONES intermedias. Horizonte 2025
5. Conclusiones
I N D I C E
3
Pérdidas en las Redes de Distribución
Sources: BHALLA, M.S, “Transmission and Distribution Losses (Power)”, 2000. Market overview; Energy, environment and sustainable development, 1999, Accenture, 2006 (*)
4
6,8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Luxemburg
oHola
nda
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KoreaFranciaAustr
a liaCan
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Españ
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s Fiji
Portuga
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an íaHun
gríaMéjico
Europa 2006*
• Máxima = 12.8 % (Rumanía y Hungría)
• Mínima = 1.7 % (Luxemburgo)
• Δ ≅ 11 %
• ¿ Homogeneidad datos ?• Estructura de redes y de mercado• Eficiencia energética/Regulación
8,7 (B.S.)
9,2 (B.C)
(2005)
4
Posicionamiento de ESPAÑA: Objetivo de PÉRDIDAS en redes eléctricas
a) ¿En qué NIVEL de PÉRDIDAS se quiere situar ESPAÑA y con qué plazo? ¿”1ª velocidad” europea?
b) ¿Medidas técnico-económicas para el “OBJETIVO de pérdidas”?
(Atención: Δdemanda y autorizaciones administrativas T&D)
c) ¿Incentivación? ¿Eficacia de los mecanismos?
t
Nivel de pérdidas
x
xACTUAL
OBJETIVO
Refuerzo de INCENTIVOS
Mecanismos Regulatorios en la Gestión de Pérdidas
5
Cuestión base ante la EFICIENCIA ENERGÉTICA en REDES ELÉCTRICAS
I. ¿Es MÁS sostenible 1 kWh evitado por eficiencia
en redes ó 1 kWh renovable?
II. ¿Están previstos los mecanismos de INCENTIVACIÓN de la eficiencia energética en redes EQUITATIVOS respecto de la INCENTIVACIÓN de energías renovables?
6
Fuente: Newsletter n.1 proyecto UE SEEDT (Octubre 2006).
Pérdidas en EU-15
Pérdidas Red ≈ 7%
Desglose pérdidas: AT-MT-BT
7
Pérdidas en redes: Aspectos clave para su control (I)
8
Pérdidas en redes: Aspectos clave para su control (II)1) Diseño de la red 2) Grado de utilización de las redes
3) Operación de la red 4) Gestión de la demanda y de la generación distribuida
Ineficiente Eficiente
“SMART GRID”
ALMACÉN
+
Futured (2030)
9
Propuestas para la optimización de pérdidas técnicas
¿Potencialde ahorro?
10
3. Caso TRANSFORMADORES “EFICIENTES”:
Potencial de ahorro
y posicionamiento estratégico
11
Scope for Energy SavingsScope for Energy Savings
Source : SEEDT 2006 (EU project)
5º
12
Pérdidas en transformadores MT/BT en Europa (UE-25)
2% de la energía total generada (pérdidas totales ≈ 7%)
55 TWh de pérdidas anuales =>20 millones ton CO2Ahorro potencial con trafos eficientes ≈ 25 TWh/año (UE-15)Energía demandada en España en 2006 ≈ 253 TWh (10%)
8 centrales nucleares sólo para pérdidas fijas trafos
Pérdidas en transformadores de distribución
Fuentes: Proyectos UE Thermie (1999), Prophet (2004), Leonardo Energy(2005) y SEEDT (2006).
3 TWh de pérdidas anuales en trafos de distribuciónESPAÑA:1 TWh de AHORRO potencial con trafos eficientes
(0,4 % de demanda 2005 en España)
13
Evaluación de costes y eficiencia
• Inversión inicial • Pérdidas variables
• Pérdidas fijas
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• Pérdidas fijas (vacío)• Pérdidas variables (en carga)• Estándar europeo HD 428 (aceite) A-A’…C-C’ (CENELEC)
Pérdidas en los transformadores de Distribución
Pot. nom. TIPO SECO TIPO SECO
kVA A (W) B (W) C (W) HD 538 A' (W) B' (W) C' (W) HD 538
50 1100 1350 875 N/A 190 145 125 N/A
100 1750 2150 1475 2000 320 260 210 440
160 2350 3100 2000 2700 460 375 300 610
250 3250 4200 2750 3500 650 530 425 820
400 4600 6000 3850 4900 930 750 610 1150
630 6500 8400 5400 7300 1300 1030 860 1500
1000 10500 2000 9500 10000 1700 1400 1100 2000
1600 17000 20000 14000 14000 2600 2200 1700 2800
2500 26500 32000 22000 21000 3800 3200 2500 4300
PÉRDIDAS ESTÁNDAR EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN - CENELEC
Pc (W) en carga Po (W) en vacío
Nota: Nueva norma EUROPEA en trámite: prEN 50464-1
A’ = 152% . C’
B’ = 123% . C’
B0 = 85% . C’
A0 = 70% . C’
15
Fijas 75%
Variables 25%
UE-15: Reparto de pérdidas en transformadores de Distribu-ción.
Fuente: SEEDT Newsletter n.2 (April 2007).
16Transformadores trifásicos sumergidos en aceite para distribución en baja tensión de 50 kVA a 2.500 kVA, 50 Hz, con tensión más elevada para el material de hasta 36 kV
Nuevo estándar en España
(inicio 2008):
A-B’
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Niveles de Pérdidas en Transformadores de Distribución
Fuente: Proyecto UE-SEEDT (2007)
PaísPérdidas variables
Variables Cenelec HD428.1 Pérdidas fijas
Fijas Cenelec HD428.1
Dinamarca 4493 C + 17% 398 C' - 35%Alemania 4423 C + 15% 500 C' - 18%Suecia 3856 C 510 C' - 16%Noruega 4125 C + 7% 550 C' - 10%República Checa 4600 C + 19% 610 C'China 4600 C + 19% 610 C'Finlandia 4025 C + 5% 612 C'Eslovaquia 4600 C + 19% 630 C' + 3%Italia 3850 C 750 C' + 23%España (A-B’) (2008) 4600 C + 19% 750 C’ + 23%Rumanía 4600 C + 19% 930 C' + 52%Grecia 6000 C + 56% 930 C' + 52%Reino Unido 4600 C + 19% 930 C' + 52%Francia 4600 C + 19% 930 C' + 52%España (A-A’) (hasta 2007) 4600 C + 19% 930 C' + 52% Polonia 4718 C + 23% 946 C' + 56%
1ªvelocidad
AoBo
Co
prEN 50464-1
Do
Eo
18
D) Años 2007-2008: Prueba piloto con tecnología de MÁXIMA EFICIENCIA energética mundial (AMDT). Liderazgo tecnológico
Posicionamiento ENDESA en transformadores MT/BT
A) Reparto de pérdidas en UE-España: 75% PFIJAS25% PVAR.
B) Año 2003: C-C’ en 400 kVA (algunas zonas de ENDESA)
C) Año 2006-2008: Endesa en proyecto UE de trafos eficientes
E) Año > 2008: ¿Incentivos para trafos C-C’ o AMDT?
Fijas Variables
Amorfos (0,025 mm)
P (W/kg)
B (T)
Laser (0,23 mm)
HiB (0,23 mm)
HiB (0,30 mm)
CGO (0,30 mm)
material (grosor)
Pérdidas por tipo de material
19
Proyecto Europeo SEEDT (2006-2008)
20Tecnología de Núcleo Amorfo
• Isotropía magnética• Baja coercitividad
CGO (Europa)
AMDT
21
Espesor CGO = 10 x Espesor AMDT
Aleación fundida Control de
velocidad
Sistema de refrigeración (106 ºC/s)
Lámina (0,018 – 0,023 mm)
Núcleo bobinado
SÓLIDO con ESTRUCTURA
LÍQUIDA
Tecnología de Núcleo Amorfo: Fabricación
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Núcleo CGO Núcleo amorfo
Temperatura del núcleo
23
– Estados Unidos – Japón (15%)
– China (25%)
– Taiwán– India (38%)
– Algeria– Filipinas
– ASIA (14%)
– Europa (0%)
Países con trafos de NUCLEO AMORFO
3 millones de transformadores amorfos en todo el mundo
sobre 83 millones de transformadores de
distribución
España: Prueba Piloto de ENDESA 2007-2008Posible colaboración: Gobierno Balear + IDAE
Fuente: Miyazaki, Nomura (Japón), Abril 2007
INNOVACIÓN en ESPAÑA
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Tecnologías EFICIENTES en Transformadores de Distribución(Pérdidas Fijas)
AMDT o CGOen Europa ? ¡¡ Competencia!!
C' C'-15% C'-30%C0 B0 A0
400 610 520 430 219630 800 680 560 335
CGO (Europa)
Potencia (kVA)AMDT
Conclusiones:
1) A0 mejora en un 30% al MEJOR (C’) trafo estándar europeo actual
2) Los transformadores AMDT mejoran las pérdidas fijas en un :
* 70% (aprox) al MEJOR (C’) estándar europeo actual (HD 428.1)* 50% al MEJOR (Ao) estándar europeo futuro (prEN 50464-1)
¿
25
Incentivación de Energía renovable vs Energía eficiente (II)
“The attention of REGULATORS and politicians
should NOT focus only on RENEWABLES but more
generally on EFFICIENCY”.
The reduced diffusion of HIGH EFFICIENCY
DISTRIBUTION TRANSFORMERS is mainly related of
an unfair INCENTIVE MECHANISM that is TOO MUCH
UNBALANCED towards RENEWABLES”
CIRED 2007 Chairman: A. Ardito
21-24 May (Vienna) Special Rapporters: F. Pilo
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GENERACIÓN DISTRIBUIDA ≠ EFICIENCIA ENERGÉTICAEjemplo: FOTOVOLTAICO
PGN= 2.850 kW
Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià)
< 0 Inyección de Generación en Barras SE
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Pérdidas técnicas CON y SIN Generación Fotovoltaica- RESUMEN ANUAL -
Esquema básico de red AT-MT
S/E CALVIÁ
66 kV
15 kV
.
.
.
L/Capdellà
LFV = 5,6 km
~ FV 2,85 MW
LTOTAL = 8 km
CON FV (MWh)
SIN FV (MWh)
Pérdidas anuales (2006) 142 136
Red MT
4,5
Ahorro transform. AT/MT CON FV
(MWh)
Ahorro de PÉRDIDASdebidas al PARQUE FOTOVOLTAICO
= - 1,5 MWh/año
Conclusión: La Generación Distribuida NO SIEMPREimplica mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA para el sistema eléctrico GLOBAL => Gestión Óptima de la GD
¿”SMART GRIDS” + Almacenamiento?
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INCENTIVO DE PÉRDIDAS (EFICAZ)
Opciones:
¿ Retribución de la Distribución ?
¿ E4 ? Plan de Acción 2008-2012 (Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España – MITyC)
¿CC.AA., UE,…)
“Action Plan for Energy Efficiency: Realising the POTENTIAL”(Commission of the European Communities- 19.10.2006)Priority Action 3. Making power generation and distribution MORE EFFICIENT
“The Commission will by 2008…. agree GUIDELINES on GOOD REGULATORY practices to REDUCE transmission and distribution losses”
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4. Caso MODELO DE RED AT/MT Endesa:
Eliminación de transformaciones intermedias
30
Modelo de Red AT Endesa: Análisis de las concentraciones de demanda
31Modelo de Red AT Endesa: Nivel de referencia AT en transformaciónAT/MT
66 kV/MT132 KV/MT220 kV/MT
Distribución MT
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Modelo de Red AT Cataluña
Aplicación modelo: Escenario 2025
Situación actual
Modelo
33
CONCLUSIONES
1. Elevado POTENCIAL de REDUCCIÓN de Pérdidas TÉCNICAS en España
2. ¿ Qué OBJETIVO DE PÉRDIDAS en redes eléctricas en España ? (Plazo, Incentivos, Mecanismos) (convergencia europea)
3. Posibilidad de NUEVOS MERCADOS en España:tecnologíaseficientes en redes: Ej: transformadores de núcleo amorfo (¿liderazgo de España en Europa, como en renovables?)
4. Tratamiento equitativo de INCENTIVOS entre energías renovables y reducción de pérdidas técnicas en las redes
5. Retribución de la Distribución como factor clave para reducir las pérdidas en redes (especialmente en España)
¿E4 - Planes de Acción de Eficiencia Energética 2008-2012?
(Plan de Acción UE – ¿2008? )
ENDESA= LÍDER en España y en Europa en tecnología de MAYOR EFICIENCIA ENERGÉTICA mundial en transformadores
¡¡(prueba piloto 2007-2008)!!
34
MUCHAS GRACIASpor su atención
EFICIENTE
35
DIAPOSITIVAS DE APOYO
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Generación Distribuida NO EFICIENTE
(Ejemplos y referencias)
CIRED 2007 (Viena, 21-24 Mayo)Paper 116, “The Impact of Distributed Generation upon network losses”,
A. Beddoes et al. (Reino Unido)
Paper 273, “Eco-efficiency assessment of dispersed power generationin distribution energy networks”,
T. Smolka et al. (Alemania)
GSP: Grid Supply Point Escenarios 1, 2 y 3
37
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
1980 1990 1995 1996 2000 2005 2010
% p
érdi
das
Austria
Bélgica
Alemania
Dinamarca
España
Finlandia
Francia
Grecia
Irlanda
Italia
Luxemburgo
Holanda
Portugal
Suecia
Reino Unido
EUR 15
Pérdidas en el sistema de transporte y distribución
Fuente: Market overview; Energy, environment and sustainable development, 1999
POR
IRLESP
RUGRE
FRAITADIN
EU-15
AUSSUE
BELALEFINHOL
LUX
38Coste capitalizado de un transformador
Datos económicos:• A: coste pérdidas fijas (€/W)• B: coste pérdidas variables (€/W)
Datos del transformador:• Ci: inversión inicial (€)• Po: pérdidas fijas (W)• Pk: pérdidas variables (W)
CC = Ci + A·Po + B·Pk
Fuente: UNE 21.428-1 (Junio 2006). Transf. Distrib. 3Ø en aceite.
39Tecnología de Núcleo Amorfo
Pérdidas por tipo de material
Amorfos (0,025 mm)
Laser (0,23 mm)
HiB (0,23 mm)HiB (0,30 mm)
CGO (0,30 mm)
B (T)
¿A0? (prEN 50464-1) = C’-30%
P (W/kg)
40
Incentivación de Energía renovable vs Energía eficiente (I)
Decreto 436/2004Rentabilidad?
Tarifa Media de Referencia 2006 (TMR): 7,6588 €/kWhBOE 1 enero 2006
(% de TMR)Resto
P < 100 Kw 460%P > 100 Kw 240%
(% de TMR)Primeros 5 años 5 a 15 años Resto
P < 5 MW 90% 90% 80%P > 5 MW 90% 85% 80%
300%
ENERGÍA EÓLICA
MERCADO REGULADO
ENERGÍA FOTOVOLTAICA
MERCADO REGULADOCARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
(% de TMR)
(% de TMR)
Primeros 25 años
575%
Primeros 25 años Resto
P < 100 Kw -- --P > 100 Kw Precio pool + 250% TMR + 10% TMRPrecio pool + 200% TMR + 10% TMR
P < 5 MWP > 5 MW
ENERGÍA EÓLICA
ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Precio pool + 40% TMR + 10% TMR
MERCADO LIBERALIZADO(% of ART)
Precio pool + 40% TMR + 10% TMR
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
MERCADO LIBERALIZADO(% de TMR)
(% de TMR)Resto
P < 100 Kw 460%P > 100 Kw 240%
(% de TMR)Primeros 5 años 5 a 15 años Resto
P < 5 MW 90% 90% 80%P > 5 MW 90% 85% 80%
300%
ENERGÍA EÓLICA
MERCADO REGULADO
ENERGÍA FOTOVOLTAICA
MERCADO REGULADOCARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
(% de TMR)
(% de TMR)
Primeros 25 años
575%
Primeros 25 años Resto
P < 100 Kw -- --P > 100 Kw Precio pool + 250% TMR + 10% TMRPrecio pool + 200% TMR + 10% TMR
P < 5 MWP > 5 MW
ENERGÍA EÓLICA
ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Precio pool + 40% TMR + 10% TMR
MERCADO LIBERALIZADO(% of ART)
Precio pool + 40% TMR + 10% TMR
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
MERCADO LIBERALIZADO(% de TMR)
¿Incentivo vía Tarifas?