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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
8
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
9
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
11
Participación de la GD en el mercado
Centrales eléctricas
convencionales
Grandes clientes
Clientes resdidenciales
Mercado Spot
Áreas de balanceGeneración
distribuida
Suministro eléctrico
12
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
13
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
14
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
15
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
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