Ing Jose Stella - Plan de Gestión Eficiente de la Demanda
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La actual crisis energética Argentina y el incremento del precio del petróleo, impone a las compañías de distribución y comercialización de energía eléctrica la necesidad de diseñar e implementar planes que apunten a la gestión eficiente de la demanda en sus distintos segmentos de clientes, de tal forma que permita planear estrategias que brinden resultados positivos para las empresas y la sociedad en su conjunto. El alcance de este plan apunta a consumidores residenciales, comerciales, industriales, edificios de la administración pública y alumbrado público.
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1
Congreso Internacional de Distribución de Energía Eléctrica 2006 - CIDEL 2006
PLAN DE GESTIÓN EFICIENTE DE LA DEMANDA
José Stella, Jorge A. Caminos, Julio C. Doyharzábal,
Universidad Tecnológica Nacional, Grupo de Estudios Sobre Energía,
Tel.: + 54 342 4697858/Fax: + 54 342 4690348 C.P.: S3004EWB, Santa Fe, Argentina.
*[email protected], [email protected] , [email protected]
PALABRAS CLAVE
Gestión de la demanda, eficiencia energética,
uso racional de energía, intensidad energética
RESUMEN
La actual crisis energética Argentina y el
incremento del precio del petróleo, impone a las
compañías de distribución y comercialización de
energía eléctrica la necesidad de diseñar e
implementar planes que apunten a la gestión eficiente
de la demanda en sus distintos segmentos de clientes,
de tal forma que permita planear estrategias que
brinden resultados positivos para las empresas y la
sociedad en su conjunto.
La adopción de medidas para incentivar el
ahorro de energía, programas de uso eficiente de
electricidad, incorporación de nueva tecnología en
determinados productos eléctricos, etc., ha sido
siempre preocupación de las empresas, instituciones y
clientes.
Dentro del Uso Eficiente de la Energía, este
Grupo de Estudio, posee amplia experiencia,
demostrando que con el incremento de la eficiencia
energética y una utilización racional de la energía, se
obtienen beneficios económicos adicionales a la
reducción de los costos de energía, ya que además
permite incrementar la producción y reducir la
emisión de contaminantes al medio ambiente.
La importancia en el ámbito nacional, de lo
perseguido con este plan, se basa en que una
adecuada gestión de la demanda de energía eléctrica
es condición necesaria para la sustentabilidad
energética y ambiental a largo plazo, no sólo en la
coyuntura de la crisis.
Aquí definimos los lineamientos generales de
un plan integral de la gestión de la demanda de
energía, estableciendo como objetivos primordiales
los siguientes: crear conciencia para un Uso Racional
de la Energía, elaborar metodologías para una gestión
eficiente de la demanda, mejorar la utilización del
sistema eléctrico y reducir el impacto ambiental.
Las líneas de acción diseñadas permiten
disponer de procedimientos y herramientas técnicas –
económicas y financieras, probadas a través de
experiencias concretas del GESE, que permitan hacer
eficiente los usos finales de la energía, sin disminuir
la calidad de vida.
El alcance de este plan apunta a consumidores
residenciales, comerciales, industriales, edificios de la
administración pública y alumbrado público.
1. INTRODUCCION [1] [2]
Actualmente el sector energético argentino
presenta un conjunto de problemas estructurales sin
resolver que comprometen seriamente el normal
abastecimiento en el corto plazo.
A la hora de buscar las explicaciones de por
qué no hay suficiente energía para cubrir el consumo
interno saltan sobre el tapete varias causas.
La ampliación de la oferta no es suficiente para
garantizar el crecimiento de una demanda
(eléctrica, GN, combustibles líquidos) que crece
a una tasa del 6% anual.
El Estado no alienta políticas energéticas de LP.
La ampliación de la oferta energética es un
proceso lento y complejo por la multiplicidad de
stakeholders que intervienen.
Los proyectos energéticos son intensivos en
capital y nadie invertiría si no esta seguro de un
adecuado retorno.
Los contratos de concesión están desactualizados
y no son renegociados.
Fundamentalmente no hay clima inversor al no
existir tarifas justas y razonables y seguridad
jurídica que permita una rentabilidad adecuadas a
proyectos de inversión de largo plazo en toda la
cadena de valor energética.
La mitad de la generación de energía eléctrica
basada en la quema de GN con insuficientes
reservas.
2
Precios bajos de la energía y la mejora
competitiva en algunos sectores son una pésima
señal para el uso eficiente y racional con sus
consecuencias en la emisión de gases de efecto
invernadero.
Por cada unidad que crece el PBI, hace falta más
de una unidad de consumo energético, por lo tanto el
primer desafío estratégico es utilizar más
eficientemente los recursos energéticos para reducir
consumos y costos.
En función de lo expuesto, este Grupo de Estudio
Sobre Energía de la Facultad Regional Santa Fe de la
Universidad Tecnológica Nacional plantea los
lineamientos generales para desarrollar un Plan de
Gestión Eficiente de la Demanda con el fin de
disminuir la intensidad energética a nivel nacional.
Es posible lograr el crecimiento de la
economía sin un crecimiento comparable en la
demanda de energía. Cabe ahora la siguiente
pregunta: ¿Cómo hacerlo?.
2. PLAN DE GESTIÓN DE LA DEMANDA
2.1. ¿Qué se entiende por gestión de la demanda?
Que el crecimiento de la demanda de energía
no acompañe al crecimiento del producto es
consecuencia de planes de gestión de la demanda,
ahora ¿qué es el plan de gestión de demanda?.
El plan de gestión de la demanda es el
fenómeno que se presenta en el contexto del ahorro
de energía a nivel mundial. Para las compañías
eléctricas, es más barato invertir en modificar los
consumos de los usuarios que en construir nuevas
plantas de generación y/o ampliar sus instalaciones
aguas arribas del usuario.
Por gestión de la demanda (DSM, Demand
Side Management) se entiende al proceso de
planificación, ejecución y evaluación de aquellas
actividades de la empresa eléctrica diseñadas para
influir en el uso de la electricidad por el cliente, de
forma que se produzcan los cambios deseados por la
empresa en su curva de carga, tanto en el tiempo
como en magnitud de carga (Clark Gellings).
Las razones de la implementación de la
gestión de la demanda se originó fundamentalmente
como resultados de los incrementos en los costos de
generación eléctrica durante el “shock” petrolero de
1973.
Podemos enumerar las razones de la siguiente
manera:
Impactos en los costos de generación.
Las preocupaciones ambientales.
Las empresas eléctricas tienen condiciones
únicas para ayudar a usuarios a mejorar la
eficiencia en su uso de la electricidad: conocen
quienes son los usuarios, conocen sus hábitos de
consumo, se comunican con ellos por lo menos
una vez al mes
2.2. Factores que definen el suministro de energía
eléctrica
Los factores que definen el suministro de
energía eléctrica son:
1. Energía y potencia
2. Naturaleza cambiante de la demanda.
La demanda de la energía eléctrica esta dada
por los hábitos de los distintos consumidores que
requieren el servicio a determinadas horas del día o
en distintas épocas del año.
La demanda de un sistema eléctrico de
potencia, se expresa en términos de potencia activa, y
se define como la carga solicitada a la fuente de
abastecimiento de dicho sistema, en los puntos
terminales del mismo, promediada durante un período
de tiempo de 15 minutos.
La caracterización de la demanda de potencia
viene determinada por los siguientes indicadores
Demanda máxima de potencia activa, en kW o en
MW: max
P
Total de energía requerida (en un período dado,
un día, un mes o un año) también conocida como
“demanda de energía”: E
Curva de carga horaria: la curva de carga
horaria muestra la variabilidad de la demanda de
potencia en función del tiempo: ( )P f t
3
Figura 1 – Naturaleza cambiante de la demanda
En la figura 1 se muestra la curva de demanda
horaria del MEM para el día viernes 30 de julio de
2004, allí se observa claramente la naturaleza
cambiante de la demanda. Esta curva también es
conocida como curva de carga.
La demanda de energía se divide en tramos
horarios que se conocen como horario de pico, resto y
valle nocturno, observando que la potencia máxima
del MEM para ese día se produjo a las 21:00 hs.
La potencia de energía también se divide en
tramos horarios y se los conoce como horario de
potencia de punta y horario de potencia fuera de
punta; el primero coincide con el horario de la energía
de punta.
El área bajo la curva mide la energía
consumida en ese día:
24
0
( ).
hs
hs
E P t dt
3. Factor de carga
La relación que existe entre la energía consumida
y el área correspondiente al rectángulo calculado
como la potencia máxima por el tiempo se
conoce como factor de carga:
24
0
max max
( ).
. .
hs
hs
P t dt kWhE kWh
fcP kW t h P kW t h
Este factor se puede calcular para cada empresa
que compone el MEM y, a su vez, cada empresa
puede calcular el factor de cada uno de los
grupos en que tiene tipificados sus clientes
(residenciales, comerciales, industriales, adm.
Pública, alumbrado público, grandes demandas).
El factor de carga mide la variabilidad de la carga
solamente, no dando ninguna idea clara de la
curva de duración (o estadística) de cargas.
4. Factor de diversidad de grupo
En el concepto de un grupo de consumidores se
incluye aquellos que tienen características
socioeconómicas y de demanda de potencia y
energía similares. Las empresas distribuidoras de
energía lo dividen tarifariamente en dos grandes
grupos; uno, usuarios bimestrales, como ser:
residenciales, generales (comerciales e
industriales), alumbrado público, administración
pública. El otro grupo se define como grandes
clientes.
La experiencia muestra que la demanda máxima
de los consumidores individuales de un
determinado grupo no se produce
simultáneamente, sino que se distribuye a lo
largo del tiempo.
La distribución de la demanda máxima en el
tiempo, para consumidores de similares
características, se mide por el factor de
diversidad del grupo:
1
j
P máx individuales del grupoD
Pmáx real del grupo
Frecuentemente se utiliza en la práctica un factor
que resulta ser "la inversa" del precedentemente
definido como factor de simultaneidad, es decir:
1
j
Pmáx real del grupoS
P máx individuales del grupo
Dado que hay diversidad entre las máximas
demandas individuales dentro del grupo, la
proporción en que cada consumidor contribuye a
la demanda máxima del grupo al cual pertenece
es menor que su demanda máxima individual.
5. Factor de diversidad de pico:
Al considerar a la totalidad del sistema, es decir,
al conjunto de "grupos de usuarios", la demanda
de pico de un sistema eléctrico de potencia se
integra con las demandas individuales de los
artefactos que se encuentran funcionando en "el
momento de dicho pico".
En el momento de la demanda de pico del
sistema eléctrico de potencia, la demanda de un
grupo particular de consumidores raramente está
4
en el máximo valor, hecho que ocurrir en otro
momento bien definido.
La diversidad de pico (o falta de simultaneidad
en el pico) se mide por:
1
j
jj
P máxr
P en el pico del sistema
1. Producto no almacenable
La energía eléctrica, en la escala que se
utiliza, no es almacenable, por ello, las
instalaciones de generación, transmisión y
distribución de energía eléctrica deben estar
diseñadas para la demanda máxima de
potencia más un margen de seguridad para
brindar una adecuada calidad de producto y
servicio técnico; por lo tanto la oferta de
energía eléctrica es igual a la demanda.
Esto tiene un enorme efecto económico ya
que el capital inmovilizado en instalaciones
depende de la demanda de potencia máxima
y el precio de la electricidad es función de
los costos de generación (más caro en el pico
de la demanda) más los costos de la
transmisión (remunera operación y
mantenimiento) más los costos de
distribución (valor agregado de distribución)
y de comercialización.
¿Cómo sería la curva de demanda ideal?
Todos los actores del sistema eléctrico desean
que la curva de carga se aproxime a un rectángulo que
equivalga a la potencia media por el tiempo.
A esto apuntan los planes de gestión eficiente
de la demanda.
2.3. Característica de gestión de la demanda
Las características de gestión de la demanda
apuntan a:
Modificación de la curva de carga pero
manteniendo el nivel del servicio prestado.
Beneficio tanto para el cliente y la empresa
eléctrica, como para el sistema y la sociedad.
Necesidad de establecer objetivos, analizar
alternativas tecnológicas, realizar análisis de
costos / beneficio y evaluar resultados.
2.4. Objetivos de los programas de gestión de la
demanda
Los objetivos de los programas de gestión de
la demanda son:
Cambios en la curva de carga: para ello los
distintos programas apuntan a recortar el pico del
demanda o incrementar el consumo en horas de
valles o desplazamiento de cargas del pico o una
conservación estratégica de la demanda (figura
2).
Eficiencia energética.
Retraso de inversiones en nuevas instalaciones.
Mejora de la utilización del sistema eléctrico.
Reducción del impacto ambiental.
Aumento de la flexibilidad y mejora de la
fiabilidad del sistema con las instalaciones
existentes.
Figura 2 – Estrategias para gestión de la demanda
2.5. Programas de gestión de la demanda [5]
2.5.1. Tipos de programas
Los programas de gestión de la demanda para
cualquier tipo de consumidor lo podemos resumir de
acuerdo a la tabla 1.
Tabla 1: Distintos tipos de programas de gestión de la
demanda
Información Instalación
directa
Incentivos
económicos
Folletos.
Maneras de
ahorrar energía.
Auditorias
energéticas.
Equipos
eficientes en el
uso de la
electricidad.
Utilizar
tecnologías
existentes que
Subsidios a
compra de equipos
de alta eficiencia
energética.
Bonificaciones a
fabricantes y
distribuidores de
5
contribuyan al
ahorro de
energía.
equipos y/o
préstamos de bajo
interés.
Bonificaciones de
lámparas de bajo
consumo a
consumidores.
Premios a
consumidores por
disminución del
consumo en la
punta.
6
2.5.2. Planes de acción
Los planes de acción que deben encarar las
compañías distribuidoras de electricidad deben
apuntar a conocer exhaustivamente las características
de los consumos de cada tipo de clientes dentro de su
mercado y su contribución al pico de la demanda;
para luego definir distintas líneas de acciones.
En el análisis del mercado se debe tener en
cuenta:
Estudios de consumo del mercado,
caracterización y previsión de la carga (base de
datos de usos finales por sector de mercado y
actividad económica).
Identificación del potencial técnico de ahorro por
medio de programas de administración de la
demanda.
Esquemas de evaluación económica de proyectos
de administración de la demanda (para la
selección, seguimiento y evaluación final).
Diseño preliminar del proyecto piloto en
iluminación residencial.
Elaboración del portafolio de programas de
administración de la demanda.
Las líneas de acción deben apuntar a:
Alumbrado en general y alumbrado público.
Equipos de iluminación de bajo consumo y
elementos de regulación y control.
Equipos de bajo consumo en el sector comercial
y pequeña y mediana empresa.
Equipos de calefacción, refrigeración en el sector
residencial e industrial para la mejora de la
eficiencia energética.
Programas de gestión de equipos electrógenos
Programas de ahorro energético en los edificios
de las Administraciones públicas.
Desplazamientos de curvas de carga en el sector
terciario y doméstico.
Proyectos piloto de gestión de la demanda.
Equipos de medida para la mejora de la eficiencia
energética.
Tabla 2: Proyectos por tipo de consumidor
Tipo de
consumidor
Proyecto
Sector
Residencial
Proyectos de sustitución de
lámparas por LBC.
Proyectos en eficiencia energética
en el área de refrigeración.
Proyectos en el área de
calefacción: utilización del gas.
Edificios
Particulares
en general
Diagnósticos energéticos para un
uso eficiente.
Edificios
Públicos
Implementación de Programas de
uso eficiente de energía:
Elaboración de una base de datos
de Edificios Públicos.
Preparación del personal de
mantenimiento.
Educación para los consumidores
dentro de los edificios.
Realización de unidades
demostrativas.
Desarrollo de una forma de
compra que contemple la
Eficiencia Energética.
Con el fin de:
Control del encendido y apagado
de equipos de gran consumo y de
las instalaciones en general.
Ahorro por corte de equipos de
aire acondicionado en el horario de
punta.
Ahorro por adelantamiento del
horario de finalización de
actividades.
Alumbrado
público
Uso de temporizadores
programables según flujo de
tránsito.
Uso de lámparas de alta descarga -
HID- mejoradas.
Comercio
general
Uso de fluorescentes compactos
eficientes.
Sector
Industrial
Auditorias energéticas para la
correcta contratación de la
demanda de potencia en el pico.
Uso de motores eficientes. .
7
3. CONCLUSIONES
Una adecuada gestión de la demanda por parte de
las empresas distribuidoras de energía eléctrica tiene
como objetivo los siguientes:
Cambios en la curva de carga.
Eficiencia energética.
Retraso de inversiones en nuevas instalaciones.
Mejora de la utilización del sistema eléctrico.
Reducción del impacto ambiental.
Aumento de la flexibilidad y mejora de la
fiabilidad del sistema con las instalaciones
existentes.
Los beneficios económicos para el distribuidor se
corresponden con economías por reducción de
perdidas y diferimiento de inversiones.
El consumo de energía eléctrica en Argentina
esta dividido de acuerdo a lo mostrado en la tabla 3,
allí también se muestra el potencial de ahorro si se
siguen programas de uso racional de la energía y
gestión eficiente de la demanda.
Tabla 3 - Consumo y ahorro potencial
Residencial
Actividad
Económica
Alumbrado
público
Consumo 43% 52% 5%
Ahorro
potencial 50% 10 - 30% 25%
Este ahorro potencial tiene barreras ya que:
Más allá de los esfuerzos realizados por el
gobierno nacional, no existe campañas de
concientización para un uso racional de la
energía.
Las tarifas residenciales no poseen señales de
precios para la reducción del consumo en el pico.
Limitaciones de financiamiento dificultan la
difusión de equipamiento eficiente en el sector
doméstico de bajos ingresos para la adquisición
de lámparas de bajo consumo.
Las distribuidoras pueden contribuir a la solución
en el marco de sus actividades no reguladas.
No existe conciencia a nivel del uso racional en
edificios y alumbrado público.
Pero más allá de estas barreras vale el esfuerzo
por implementar estos programas. Las generaciones
futuras estarán agradecidas.
4. BIBLIOGRAFÍA
[1] Lapeña. Jorge, “Energía: volver a pensar el
modelo”, Clarín Económico, Pag 26 del domingo 26
de febrero de 2006.
[2] Montamat, Daniel, “La energía en un plan de
desarrollo económico”, Petrotecnia, Diciembre de
2003.
[3] Fundación Para el Cambio, “La problemática de
los sectores electricidad y gas”, Documento de
trabajo 12 – Octubre 2003.
[4] Energy Information Agency (IEA), Department of
Energy, “Datos de energía y PBN” del Monthly
Energy Review.
[5] Strategic Plan 2004-2009 - IEA Demand Side
Management Programme - http://dsm.iea.org
[6] Propuesta de Directiva Del Parlamento Europeo Y
Del Consejo sobre la eficiencia del uso final de la
energía y los servicios energéticos
[7] Torre, Pedro Rivero, “La promoción de la
eficiencia energética y gestión de la demanda tras la
reestructuración de la industria eléctrica”, UNESA,
Asociación Española de la Industria Eléctrica.
[8] Conclusiones de más de 250 (doscientos
cincuenta) Auditorias Energéticas realizadas en las
provincias de Santa Fe, Entre Ríos y Córdoba, dentro
del Programa de Incremento de la Eficiencia
Energética Y Productiva De La PyME Argentina
(PIEEP), Grupo de Estudio Sobre Energía, GESE –
UTN – FRSF.
