Energía - GAIA · equivalentes, requeriría reducir las emisiones de CO2 relacionadas con la...

Julio Eisman Valdés Octubre 2008 1

La Energía en los Próximos Años


Julio Eisman Valdés

Energía



ÍNDICE

1. Introducción...................................................................................................1

2. Previsión de Evolución del Sector de la Energía 2005-2030 ...................................4

2.1. Caso Básico y Alternativo ....................................................................... 4

2.2. Caso de estabilización en 450 ppm ........................................................ 9

2.3. Inversiones ......................................................................................... 10

2.4. Algunas incertidumbres......................................................................... 11

2.5. Situación en Europa............................................................................. 12

2.6. Situación en España ............................................................................ 13

3. Principales aplicaciones y usos........................................................................13

3.1. Desde la generación............................................................................ 14

3.2. Desde el transporte y distribución ........................................................... 19

3.3. Desde la utilización y uso de la energía .................................................. 22

4. Drivers de Crecimiento...................................................................................23

5. Factores Clave de Exito .................................................................................24

6. Retos..........................................................................................................25



ÍNDICE DE FIGURAS:

Figura 1: World Marketed Energy Consumption 1980-2030 .................................................. 5 Figura 2 : World Marketed Energy Consumption: OECD and Non-OECD, 1980-2030 ...... 5 Figura 3: World Oil Prices in Two Cases, 1980-2030............................................................. 6 Figura 4: Growth in World Electric Power Generation and Total Energy Consumption, 1990-2030 .............................................................................................................................................. 6 Figura 5: World Energy-Related Carbon Dioxide Emissions, 2005-2030................................ 8 Figura 6: World Carbon Dioxide Emissions per Capita, 1990-2030...................................... 8 Figura 7: Energy-Related CO2 Emissions .................................................................................... 9 Figura 8: Cumulative Capacity 2007-2012 .............................................................................15 Figura 9: EWEA’ S three wind power scenarios (in GW)........................................................16 Figura 10: Capacidad FV acumulada mundial hasta 2030 ...................................................17 Figura 11: Visión de la Red eléctrica en 2005 ........................................................................20 Figura 12: Integración de infraestructuras..................................................................................20 Figura 13: Estándares de Comunicación ..................................................................................21 Figura 14: Automatización de subestaciones ............................................................................22

ÍNDICE DE TABLAS:

Tabla 1: OECD and Non-OECD Net Electricity Generation by Fuel, 2005-2030 ................. 7 Tabla 2: Valor de mercado (anual) de los sistemas FV hasta 2030 en la hipótesis Moderada (en millones de euros) ..................................................................................................................17 Tabla 3: Inversión en nuevas capacidades de producción en la hipótesis Moderada (en millones de euros) ........................................................................................................................17



1. Introducción

La situación actual de marcada inestabilidad es poco propicia para hacer análisis de largo plazo. En plena crisis financiera y bancaria que estamos viviendo y que para muchos desembocará en una corrección o ajuste importante del modelo económico, es difícil tener perspectiva para un largo periodo de tiempo más allá de la problemática actual. Por otro lado, en el sector energético de viene produciendo desde hace algún tiempo un cambio importante hacia una economía baja en carbono. Mientras que este último cambio es provocado y previsto, el anterior es imprevisto e incide sobre todos los aspectos de la actividad económica. En conjunto, la dificultad de prever el futuro se multiplica. En este trabajo se ha optado por dejar al margen la crisis financiera no tanto porque no vaya a afectar como porque se ignoran sus consecuencias. En algún apartado de hace alguna reflexión al respecto.

2. Previsión de Evolución del Sector de la Energía 2005-2030

2.1. Caso Básico y Alternativo

En los estudios de prospectiva más recientes actualmente disponibles y aún en un contexto de altos precios del petróleo, las previsiones de demanda de energía a nivel mundial son de un crecimiento en el entorno del 50% durante el periodo 2005-2030. Este crecimiento de la demanda energética es consecuencia fundamentalmente del crecimiento económico y del aumento de población. Mientras que en los países fuera de la OCDE se prevé un crecimiento anual del PIB de 5,2%, en las economías de los países de la OCDE se prevé un 2,3%



Figura 1: World Marketed Energy Consumption 1980-2030

El crecimiento más rápido se producirá en los países de fuera de la OCDE con una tasa del 85% en el periodo de tiempo antes citado mientras que en los países OCDE la tasa prevista es de un 19%.

Figura 2 : World Marketed Energy Consumption: OECD and Non-OECD, 1980-2030

Así como el crecimiento económico es la principal causa de incremento de la demanda es llamativo que aún en escenarios de precio muy alto del petróleo éste apenas influye en la demanda aunque sí en la variación de sus componentes



Figura 3: World Oil Prices in Two Cases, 1980-2030

Aunque los combustibles líquidos seguirán aportando la mayor proporción de energía (33% en 2030) principalmente para el transporte, la electricidad es el tipo de energía que más crece en el periodo 2005-2030 con una tasa anual del 2,9% frente al 1,9% del total de las energías. Este incremento se centra más en los países fuera de la OCDE donde una gran parte de su demanda no llega a cubrirse. Según la Agencia Internacional de la Energía, el 32% de la población que se sitúa principalmente en los países en desarrollo, unos 1.6000 millones de personas, no tienen acceso a la electricidad.

En los países en desarrollo, el crecimiento económico previsto se traslada a un incremento de la demanda de electricidad. Los incrementos de los ingresos per capita conducen a una mejora de los niveles de vida, al aumento del consumo para iluminación y otros servicios y al aumento de los requisitos de electricidad para el sector industrial .Como resultado, la generación eléctrica de los países fuera de la OCDE aumenta a un ritmo medio del 4% anual mientras que los países de la OCDE sólo lo hacen al 1,3%.

Figura 4: Growth in World Electric Power Generation and Total Energy Consumption, 1990-2030



Para generar la electricidad demandada el principal combustible utilizado será el carbón seguido del gas, las renovables y la nuclear y en último lugar los combustibles líquidos.

Tabla 1: OECD and Non-OECD Net Electricity Generation by Fuel, 2005-2030

Todo ello nos lleva a un aumento de las emisiones de CO2 principalmente en los países fuera de la OCDE con una relevante contribución por el uso del carbón (44% en el 2030) con un incremento medio del 2.1% anual lo cual nos lleva a una concentración atmosférica de CO2 de 450ppm en el 2030, para llegar a 560ppm a mitad del siglo XXI, lo cual nos llevaría a un aumento de la temperatura media de la tierra por encima de 3ºC y con repercusiones muy graves para la forma de vida en el planeta.



Figura 5: World Energy-Related Carbon Dioxide Emissions, 2005-2030

Las emisiones de CO2 per cápita son muy diferentes entre países desarrollados y países en desarrollo como se pude observar en el gráfico siguiente:

Figura 6: World Carbon Dioxide Emissions per Capita, 1990-2030



2.2. Caso de estabilización en 450 ppm

Desde el punto de vista de cambio climático existe cierto consenso para no traspasar lo que se ha dado en llamar el “caso de estabilización en 450”. Se estima que estabilizar la concentración atmosférica de gases efecto invernadero en torno a 445-490 ppm de CO2 equivalentes, requeriría reducir las emisiones de CO2 relacionadas con la energía a 23GTm en el 2030 en lugar de las 43GTm del modelo de referencia. Este nivel es un 13% menor que el de 2005 y un 12% mayor que el de 1990. Con ello se lograría un incremento medio de la temperatura del planeta inferior a 2,5ºC.

Para estabilizar la concentración de CO2 en la atmósfera a los niveles citados, las emisiones deben tener su pico máximo no más tarde de 2015 y caer posteriormente en el 2050 a unos niveles entre el 50% y el 85% de los existentes en el 2000. Si el pico de emisiones es posterior o la reducción es menor, las concentraciones serían mayores y el incremento medio de temperatura sería mayor.

Figura 7: Energy-Related CO2 Emissions

Fuente IEA 2007



Existen diferentes posibilidades de conseguir este ambicioso objetivo, aunque todas ellas exigen un urgente e intenso cambio en la forma de actuar. La Agencia Internacional de la Energía propone una forma que pretende llegar al pico de emisiones relacionadas con la energía, en el 2012 con 30GTm de CO2 para reducir hasta 23 GTm de CO2 en el 2030. Para ello presupone la disponibilidad de tecnologías de generación y de uso de la energía que permitan una mejora significativa de la eficiencia por sector. Y que las tecnologías más avanzadas y limpias estén disponibles antes, y que también se disponga de tecnología aún no viable económicamente como el secuestro y almacenamiento de CO2 y los biocombustibles de 2ª generación. También es necesario acortar la vida de los equipos ineficientes sustituyéndolos antes del fin de su vida económica, asumiendo el sobrecoste que ello representa.

El modelo de la AIE se basa en los siguientes aspectos:

Uso de biocombustibles de 2ª generación (330 MTep)

Incremento significativo de energías renovables (44% de la demanda eléctrica en 2030)

Mejora de la eficiencia energética en los edificios y en el uso de los combustibles fósiles

Nueva generación nuclear (hasta 833Gw en 2030)

Captura y almacenamiento de CO2

Retiro del 15% de la potencia de generación eléctrica instalada y sustitución por generación cero emisiones entre 2012 y 2030

2.3. Inversiones

En el escenario básico la inversión acumulada requerida para las infraestructuras de energía rondan los 22 billones de dólares del 2006, de los cuales 11.4 corresponden al sector eléctrico, 4,2 al gas, 5,3 al petróleo y 0,6 al carbón. La mitad de la inversión requerida por el sector eléctrico se destina a transporte y distribución y el resto a centrales generadoras.

La mitad de la inversión global se destina a países en desarrollo, donde más aumenta la demanda y la producción ( $3,6 billones en China y S1,2 billones en India), y el 40% es para los países de la OCDE.

En un escenario alternativo, donde se consideran la aplicación de las políticas y medidas que están proponiendo diferentes gobiernos, la demanda es de 15.783 Mtep o sea un 11%



menos que en el escenario básico. Esto implica un menor inversión acumulada neta total de unos $386.000 millones. Los consumidores gastan $2,3 billones más, ayudando a reducir las necesidades de capital del lado del suministro en $2,7 billones (12%). La mayor parte de esta reducción se produce en el sector eléctrico y por otra parte el periodo de retorno de las inversiones en el lado de la demanda es típicamente corto, especialmente en los países en desarrollo o en las medidas implantadas antes del 2015. Aumenta la inversión en energías renovables pasando del 37% de las inversión total acumulada en el sector eléctrico al 53%

En el “caso de estabilización a 450”, las inversiones se incrementan notablemente. Las necesidades de inversión en la generación del sector eléctrico son de $7,5 billones en lugar de los $5,7 billones del caso básico (31% de incremento). Y la retirada anticipada de centrales de combustibles fósiles requerirá $1 billón de inversión adicional. El coste de la inversión en nueva capacidad es un 56% superior al caso básico, ya que aunque su volumen es menos, debido al incremento de eficiencia en el uso de la energía, su coste es mayor por la carestía de las tecnologías de cero emisiones. Todo ello redunda en una carestía substancial de la tarifa eléctrica para el usuario. La captura y almacenamiento de CO2 se lleva un quinto de las necesidades de inversión total acumulada en el sector eléctrico. Asimismo, la inversión en energías renovables se incrementa pasando a ser el 56% de la inversión total acumulada en el sector eléctrico.

2.4. Algunas incertidumbres

Los resultados que antes se han mostrado proceden de modelos (International Energy Outlook 2008 de la Energy Information Administration de DOE-USA y World Energy Outlook 2007 de la International Energy Agency) que tienen ciertos presupuestos iniciales. El caso básico sólo contempla las políticas y medidas ya aprobadas. Por tanto, en caso de cambio de paradigma como consecuencia de la clara consciencia de la insostenibilidad del paradigma actual y en situaciones donde se están madurando políticas de modificación, los resultados que arroja el caso básico apenas son de ayuda salvo para conocer que pasaría si no hacemos nada. Por otro lado, el caso básico es tendencial a partir de la situación actual y en modo alguno considera que otras situaciones puedan modificar drásticamente el comportamiento humano actual.

La primera incertidumbre que se nos plantea es si la realidad se aproximará más al caso básico, al alternativo o al caso de estabilización 450. En otras palabras, cómo de confiados/desconfiados somos en cuanto a la capacidad de los gobiernos de los grandes países para concertar con cierta urgencia objetivos y políticas que limiten drásticamente las emisiones de gases efecto invernadero. Esto es lo que se ha dado en llamar política post Kioto y que tendrá su foro de discusión en Copenhagen en Noviembre 2008. Respecto a



esto, son claras las posturas de la UE y del gobierno español. Y hay que recordar que lo que se discute no es si es necesaria una drástica reducción de emisiones sino cómo hacerlo. Por tanto, sea de una forma (cap&trade) o de otra (command&control) habrá reducción de emisiones que deberá implicar las compensaciones a los países en desarrollo y especialmente los casos de China e India. En conclusión parece acertado, a falta de posterior información, contar con un escenario próximo al caso de estabilización 450.

La segunda incertidumbre, como ya se ha comentado en la introducción, la arroja la crisis global financiera en la que nos vemos envueltos y la desconfianza creada en los inversores. ¿Cómo va a influir dicha crisis en el crecimiento económico? y ¿Cómo va a influir en la financiación de las grandes inversiones necesarias?

Como se dijo anteriormente hay dos factores clave que marcan las necesidades energéticas: el aumento de población y el crecimiento económico. Parece claro que el crecimiento económico se va a ver influido negativamente durante los próximos años por la crisis financiera que padecemos en un doble sentido. Por un lado el crecimiento será menor en los próximos años y por otro esta disminución o anulación del crecimiento se concentrará mayormente en las economías de los países desarrollados. Tal vez lo más problemático sea que existe bastante consenso en que la crisis ha puesto de manifiesto importantes deficiencias que deberán ser superadas con modificaciones al modelo económico basado en el consenso de Washington. Cómo influirá todo esto en el crecimiento económico y en el sector energético es algo difícil de intuir en este momento. Sólo dos reflexiones al respecto. Un menor crecimiento en los países de la OCDE puede permitir dedicar esfuerzos a la transición hacia una economía menos basada en el carbono. Pero sería necesario mantener las inversiones para esa adaptación. Y es muy difícil pensar que se pueda parar drásticamente el proceso emprendido por algunos países en desarrollo en acceder a bienes esenciales como es el acceso a las formas modernas de energía.

2.5. Situación en Europa

La política energética europea ha sido definida en el 2007 y va en la línea del caso estabilización 450.

La política energética europea se caracteriza por una fuerte apuesta por la reducción de emisiones (20% para 2020) en base al aumento de la eficiencia energética, el desarrollo intenso de las energías renovables y la alineación de la política de investigación y desarrollo.



2.6. Situación en España

La actual política energética española está muy alineada, como no podía ser de otra forma, con la política europea.

Además de las políticas desarrolladas hasta la fecha será interesante conocer en las próximas semanas la Prospectiva Energética 2030 encargada por el Gobierno Español y donde las energías renovables tendrán un papel muy relevante, y el Plan de Energías Renovables 2011-2020 para cumplir el compromiso europeo (alcanzar con renovables un 20% de energía primaria y un 40% de electricidad en 2020). La previsión es mantener y reforzar la política actual.

La situación energética española es altamente dependiente (84%) de los recursos fósiles que importamos y nuestro crecimiento sigue siendo todavía más intensivo en energía que otras economías de nuestro entorno. Por ello es especialmente importante el cumplimiento de los objetivos energéticos establecidos (eficiencia y renovables) que permitirían menor dependencia y menores emisiones.

Una característica particular de la política energética española es que no se cuenta, por ahora, con nuevas aportaciones de la energía nuclear.

Respecto al tema de biocombustibles, existe actualmente una viva polémica en Europa en torno a la sostenibilidad de los mismos y es posible que dicha política sea revisada o matizada. También la adaptación de los objetivos de biodiesel y bioetanol a la situación peculiar de España respecto a la producción/demanda de combustible diesel y gasolina es objeto de cierta polémica.

Una dificultad puntual que se presenta en el sector eléctrico español es el déficit tarifario que viene arrastrando de 15.000 millones de euros que y que lastra su capacidad de liquidez para acometer las inversiones necesarias en un entorno de posible falta de financiación y de dificultad para recuperar su cobro mediante elevación de las tarifas a corto plazo.

3. Principales aplicaciones y usos

A tenor del contexto antes explicitado se van a relacionar en este apartado los principales productos y servicios demandados en este nuevo contexto y aquellos que puedan tener incidencia en las empresas de electrónica, informática, y comunicación.



3.1. Desde la generación

Eficiencia energética.

Nuevas centrales de generación eléctrica a base de carbón. La utilización de carbón pulverizado viene evolucionando desde hace años resultando una mejora de rendimientos hasta llegar al 30-45% actual. Existen y se están desarrollando una serie de tecnologías avanzadas que permiten mejorar la eficiencia y reducir las emisiones. Las principales tecnologías son:

• Combustión supercrítica y hipersupercrítica de carbón pulverizado, en las que la combustión se produce a altas presiones y temperaturas. El rendimiento puede ser de hasta el 50%.La tecnología supercrítica es la norma actual en países desarrollados.

• Combustión en lecho de carbón fluidificado, en las que la combustión se produce a temperatura baja con bajas emisiones. Pueden ser supercríticas y es una tecnología comercial.

• Ciclo combinado con gasificación integrada. Estas instalaciones combinan la gasificación del carbón con un ciclo combinado. Su rendimiento llega al 41%. Existen pocas unidades instaladas y se requiere un mayor desarrollo para bajar sus costes y aumentar su flexibilidad operativa.

• Otras tecnologías. Están en fase de investigación y desarrollo otras tecnologías y sistemas híbridos. Por ejemplo, la combinación de células de combustible con ciclo combinado con gasificación integrada para subir la eficiencia hasta el 60%, o la combinación de ciclo combinado con central solar.

Desmantelamiento, reforma de centrales existentes. Las centrales más ineficientes desde el punto de vista de emisiones o aquellas centrales nucleares que lleguen al final de su vida útil, en el caso español, deberán ser sustituidas por centrales de cero emisiones, lo cual implica inversiones y trabajo. Por otra parte algunas centrales permiten ciertas modificaciones para rebajar sus emisiones, por ejemplo la combustión de una mezcla con proporción de biomasa

Captura y secuestro de CO2. La captura y almacenamiento de CO2 es una de las tecnologías más prometedoras para mitigar las emisiones de las centrales generadoras alimentadas por carbón y otras industrias. El proceso consta de tres pasos. Captura del CO2 de una fuente, compresión del CO2 captado y transporte (normalmente por gasoducto) e inyección en un almacenamiento adecuado. Los procesos de captura son la parte más costosa y pueden ser de tres tipos: captura precombustión, captura postcombustión y oxicombustión. Estos procesos capturan el 85% del CO2 pero son intensivos en energía lo que representa una reducción de la eficiencia térmica de la planta entre 8 y 12 puntos



porcentuales. Esta tecnología se aplicaría inicialmente a centrales de carbón, aunque debe de mejorarse para reducir su precio y solventarse los temas legales y regulatorios, financieros y comerciales, técnicos y de aceptación pública.

Energías renovables. La apuesta por las energías renovables se mantendrá y reforzará, a pesar de las coyunturas en cada momento. En estas centrales se produce un gran incremento que consolida la posición de las empresas españolas en el sector. Al ser su potencia unitaria comparativamente pequeña implica la multiplicidad de equipos electrónicos de control, medida, protección y de telecomunicación. Todas las formas de renovables sufren una gran demanda en relación a su dispar estado de desarrollo actual.

A) Eólica. A nivel mundial la capacidad instalada es de 94,123 Gw con un valor de mercado en 2007 de $37.000 millones y se prevé de 240Gw en el 2012 con una inversión de $277.000 millones al año durante los próximos cinco años, concentrándose el mercado en Norteamérica y Asia.

Figura 8: Cumulative Capacity 2007-2012

Actualmente hay instalados 55,86 Gw eólicos en EU-15. Para el 2010 se espera tener instalados 80 Gw en EU-27 que llegaría a ser entre 180 y 300Gw en el 2020.



Figura 9: EWEA’ S three wind power scenarios (in GW)

En España existen 15.145 Mw instalada que se traducirán en 20.000 Mw en el 2010 y en 40.000 Mw en el 2020.

En el 2007 el líder mundial en capacidad eólica instalada es Iberdrola con 7.362 Mw con el objetivo de añadir 2.000 Mw cada año hasta el final de la década.

Cada generador eólico dispone de un equipo electrónico para su control, regulación y protección. Asimismo dispone de equipo de medida y de almacenamiento de datos y de comunicación con un centro.

B) Solar Fotovoltaica. La capacidad instalada en el 2007 es de 9.200Mw con un valor de mercado en ese año de 13.000 millones de euros, que puede llegar a ser, según EPIA, de 44Gw en el 2012 y de entre 912-1.864 Gw en el 2030 con un valor del mercado en ese año de 170.081 millones de euros. En torno a un 20% serían sistemas aislados que estarían instalados en países en desarrollo.



Figura 10: Capacidad FV acumulada mundial hasta 2030

Tabla 2: Valor de mercado (anual) de los sistemas FV hasta 2030 en la hipótesis Moderada (en millones de

euros)

Tabla 3: Inversión en nuevas capacidades de producción en la hipótesis Moderada (en millones de euros)



En Sep 2008 EPIA hizo público su objetivo de alcanzar el 12% de la demanda eléctrica europea en el 2020 y su previsión de alcanzar un precio de producción equivalente al de la red para el 2012 en España. Esta energía es la que crece a mayores tasas de todas las renovables en la UE. Parte de 0,26 Gwp en el 2001 para pasar a 3Gwp en el 2010 y a 35 Gwp en el 2020

.Estos sistemas requieren equipos electrónicos de potencia ya sean convertidor cada conexión a la red o para control de carga/descarga de baterías, así como equipos de medida, y de comunicación

C) Minihidráulica. Es uno de los métodos más baratos de producir energía eléctrica. El sector de minihidráulica se estima en torno a unos ingresos entre �150 y �180 millones. Mientras que en Europa y el resto de países desarrollados el negocio se centra en reconstrucción y repotenciación de instalaciones existentes, en algunos países en desarrollo existen potenciales elevados para nuevas instalaciones, especialmente en Asia donde el potencial es de 83.000 Mw. Europa mantiene una situación de liderazgo a nivel de fabricantes manteniendo una potente red de pequeñas y medianas empresas para la explotación de las centrales.

Cada grupo generador dispone se sus equipos electrónicos para regulación de velocidad y de tensión, para control, medida y protección así como para tele comunicación.

D) Biomasa. La biomasa se dedica a diferentes usos energéticos como producción de electricidad, biocombustibles o calor.

En la producción de calor, la UE tiene revisto pasar de 42,9 Mtep en 2001 a 70 en el 2010 y a 100 en el 2020

Mientras que en la producción de electricidad la UE prevé llegar a 24 Gw en el 2010 y 54 Gw en el 2020.

En cuanto a la producción de biocombustibles, la UE parte de 2,1 Mtep en el 2004 para pasar a 18 (5,75%) en el 2010 y a 40Mtep (10%) en el 2020

E) Solar térmica. En el 2001 representaba 0,38Mtep en la UE y su previsión para el 2020 es de 24 Mtep

F) Geotérmica. Siendo su volumen en la UE de 0,66 Mtep en el 2001 está previsto que pase a 2 Mtep en el 2010 y a 4Mtep en el 2020 y en la potencia eléctrica instalada pasar de 0,65 Gw en el 2001 a 1 Gw en el 2010 y a 2Gw en el 2020.



Almacenamiento de energía. La necesidad de satisfacer la demanda con fuentes de generación cada vez más aleatorias como son algunas de las energías renovables hace muy interesante los sistemas de almacenamiento de energía. Estos almacenamientos pueden consumen energía cuando está sobrante y ponerla en el sistema cuando es necesaria. Para la gestión de su conexión y desconexión inteligente necesitan equipos electrónicos de control, protección, medida y comunicación.

Hidrógeno. Pensando a más largo plazo, la generación de hidrógeno para su uso como combustible sustitutivo del petróleo se en cuenta todavía en fase de investigación.

I+D+i. Se ha separado las actividades de investigación, desarrollo e innovación porque representa per se un potencial mercado ligado a las tecnologías de generación como la producción de hidrógeno, la generación por olas, el biogás, biocombustibles de 2ª generación, almacenamiento,…

3.2. Desde el transporte y distribución

Eficiencia energética y seguridad de suministro. El requisito de eficiencia energética junto a los requisitos de seguridad y sostenibilidad son piezas claves para las rede de transporte y distribución. Para ello es necesario que los componentes de la red respondan a esas características:

• Cables de alta capacidad

• Superconductores

• Transformadores de bajas pérdidas (núcleo amorfo, SF6,…)

• Monitorización de equipos: transformadores, líneas, cables,…

• Tecnologías de compactación de subestaciones

Muchos de los equipos antes citados requieren electrónica de control.

Redes inteligentes. Automatización de la distribución. La automatización de la distribución permite reducir la inversión y los costes operativos, mejorar la satisfacción del cliente y optimizar la disponibilidad de información para toma de decisiones



Para alcanzar la visión prevista para la red eléctrica del futuro se necesita evolucionar hacia una red eléctrica inteligente

Visión de la red eléctrica en 2025

(*) Microrredes: Redes de baja tensión que cuentan con generación propia, sistemas de almacenamiento local y cargas controlablesFuente: FutuRed, Intelligrid, SmartGrid, análisis propio

Generación distribuidaTecnologías avanzadas de generación

Redes virtuales formadas por agregación de generaciones locales y microrredes y soportadas en su gestión por TICIntegración de microrredes* en la red de distribución

Flujo bidireccional entre la red y los recursos distribuidos (generación, almacenamiento y consumo)Nuevos materiales, equipos y procedimientos que permitan: Reducción de pérdidas en líneas y

trafos Mayor capacidad de transporte Prolongación de la vida útil de las

instalaciones Reducción del espacio requerido por

las instalacionesRed de transporte fuertemente malladaRed interconectada con Europa y África (Francia, Portugal, Marruecos y Andorra)

Gestión integrada y segura del sistema eléctricoGestión de la distribución ajustada a las necesidades del mercado y a las de la compañía eléctricaDetección de contingencias y correspondiente resolución en tiempo real para permitir flujo constante de energíaTécnicas sofisticadas de mtto. predictivo y proactivo Monitoriz. de la red en tiempo real Anticipación a las necesidades de

mantenimiento y gestión mediante inteligencia distribuida

Transporte

Infraestructura de operación y gestión

integrada

Distribución

Generación Clientes

Figura 11: Visión de la Red eléctrica en 2005

2 Automatización de la distribución – Visión red eléctricaEsta evolución requiere aumentar el nivel de automatización mediante la integración de la infraestructura de

comunicación y tecnologías avanzadas de información en la red eléctrica

•Infraestructura eléctrica

1. Infraestructura eléctrica

2. Infraestructura de comunicación

Infraestructura de comunicación

Figura 12: Integración de infraestructuras

Estandarización protocolos de comunicación.



Existe una tendencia hacia la convergencia a estándares universales que permitan la integración y interoperabilidad de los equipos en la red de distribución

– Es necesario establecer estándares universales abiertos que animen a invertir en las tecnologías necesarias

– Actualmente se usan múltiples estándares de comunicación que dificultan la interoperabilidad entre dispositivos• UCA2, IEC 60870, Modbus, DNP, Profibus,

estándares propietarios, etc.– A nivel de subestación, se ha avanzado con el desarrollo

del estándar universal IEC 61850 para las comunicaciones necesarias para la automatización de la subestación

– Todavía no existen estándares universales para la mayoría de la funcionalidades de interacción con el usuario (AMR, Demand Response)

– Migración de conexiones serie a comunicación Ethernet (LANs)

– Desarrollo y extensión del protocolo IEC 61850 sobre TCP/IP para la comunicación dentro la subestación, entre subestaciones, entre subestaciones y centros de control y entre centros de generación y subestaciones

– Desarrollo del protocolo IEC 60870-5-101 e IEC 60870-5-103 para comunicación entre centros de control

– Uso del protocolo IEC 62056 para la comunicación de información de facturación (entre el contador y el centro de contabilidad)

Evolución prevista

Estándares de comunicación

Situación actual

Figura 13: Estándares de Comunicación



IEC 61850 define un modelo de objetos que describe la información disponible en los distintos equipos primarios y las funciones de automatización de la subestación

Norma IEC 61850 – Modelo de objetos

Fuente: SISCO, Inc.; Intekia; UCA Users Group,

Dispositivo físico

Funciones

Nodos Lógicos

Dispositivos Lógicos

Nodo Lógico

Datos

Bus de subestaicón

Bus de proceso

Servidor IEC61850

Dispositivo Lógico

Dispositivo Lógico

Nodo Lógico

Nodo Lógico

NogoLógico

Datos Datos Datos Datos Datos Datos Datos

Driver de Comunicaciones

Dispositivo Legacy

Clientes IEC 61850:•SCADA/HMI

•Historian• Conroles de Celda

Señales de campo

1 a N Dispositivos Lógicos

Dispositivo Físico

– Equipo designado para realizar parte de una función (ej: Interruptor, Relé, Ordenador)

– Puede contener varios dispositivos lógicos

– Tareas de protección y control realizadas por el sistema de automatización de la subestación ( Protección del busbar, interlocking, gestión de alarmas)

– Libre emplazamiento de funciones en los IEDs

– Una función es ejecutada por distintos nodos lógicos intercambiando información

– Los nodos lógicos a sus vez pueden residir en diferentes equipos físicamente

– IEC 61850 estandariza los datos asignados a los Nodos Lógicos, datos que son la base para el intercambio de información dentro del sistema de la subestación

– Permite agregar datos de múltiples nodos lógicos que conceptualmente van unidos

– Se ubican en un único dispositivo físico

Figura 14: Automatización de subestaciones

Equipos más inteligentes de protección, control, medida y comunicación. En unas redes más complejas son necesarios equipos que incorporen una mayor capacidad de gestión y comunicación. Será necesario sustituir o incorporar de nuevo este tipo de equipos en las redes de distribución

3.3. Desde la utilización y uso de la energía

Eficiencia energética. Es desde el lado del consumo desde donde más necesaria se manifiesta la mejora de eficiencia. Las actuaciones son específicas de cada sector: administración, edificios, industrias específicas, comercios y servicios, núcleos residenciales,…

Conviene estar al tanto de la iniciativa del gobierno español sobre el despliegue de las empresas de servicios energéticos

La gestión de la demanda y la integración de la generación distribuida y el almacenamiento energético como actuación de la red eléctrica desde el lado del usuario. Son las actuaciones más relevantes de eficiencia energéticas desde la operación de la red eléctrica. Esta



actividad requiere del uso de equipos de electrónica de potencia y de control, protección, medida y comunicación.

Transporte: coche eléctrico. El gran consumo de petróleo que representa la movilidad , lleva a que se acometa este tema desde una perspectiva múltiple. Por un lado yendo hacia los nuevos vehículos con una mejora de eficiencia del 60% y por otro desarrollando vehículos eléctricos y híbridos. Se prevé un gran esfuerzo de desarrollo para el coche eléctrico y su red de abastecimiento. Esto permitiría utilizar más la energía renovable y permitir el almacenamiento energético en las baterías del automóvil y su posibilidad de gestión desde la red.

El coche eléctrico incorpora equipos de electrónica de potencia así como de control y monitorización.

I+D+i. También como en los casos anteriores se va a requerir un fuerte componente de investigación, desarrollo e innovación que requerirá de equipamiento por una parte y de estrecha colaboración con otras empresas y centros tecnológicos apropiados.

4. Drivers de Crecimiento

Como se ha dicho anteriormente, los mayores crecimientos de mercado son esperables en países en desarrollo y especialmente en Asia. En las próximas décadas el centro de gravedad del sector energético y posiblemente de toda la economía estará ubicado en Asia. Y ello nos afectará directamente (centros de producción y consumo) e indirectamente (los productos estarán más adaptados al mercado asiático). Por tanto, el principal driver de crecimiento será el enfoque hacia los mercados emergentes y especialmente China e India.

En cuanto al producto, el driver de crecimiento es el enfoque hacia características y productos más necesarios y demandados en el entorno antes visto: eficiencia energética, energías renovables,..Es necesaria la adaptación a un entorno diferente.

Otro aspecto importante de crecimiento está en el entorno de la investigación, desarrollo e innovación. Se detecta la necesidad de productos o servicios aun no desarrollados y se pone de manifiesto la necesidad de dedicar recursos de forma intensiva a desarrollarlos y perfeccionarlos.



5. Factores Clave de Éxito

Durante los últimos años en España se ha desarrollado una industria potente en torno a las energías renovables. Ha sido una implantación rápida que podemos calificar de historia de éxito. Aunque no siempre se ha desarrollado una tecnología específica e innovadora, se posee una gran experiencia de promoción, diseño, instalación y explotación que es valorada a nivel global y que posiciona a las empresas españolas en un lugar muy digno en el mapa de las energías renovables. Las grandes empresas españolas de energía renovables ya están “vendiendo” esas capacidades a nivel internacional, pero las pequeñas empresas no están aprovechando esa circunstancia, tal vez porque no encuentran su sitio. Las pequeñas empresas y emprendedores han sido clave en el desarrollo de las renovables en España y pueden adaptar su valiosa experiencia a otros entornos y países, creando un mutuo beneficio. Además de las grandes centrales de energías renovables, cada vez se pone más de manifiesto la necesidades de acceso a la energía de personas ubicadas en lugares alejados de las redes donde las instalaciones de micro generación basada en recursos renovables es una solución y donde las pequeñas empresas tienen un potencial mercado nada desdeñable de promoción, suministro, instalación y explotación. En estos casos, la colaboración con agencias de Cooperación españolas sería muy conveniente y recomendable.

Ante un mundo en cambio, la innovación y la capacidad de gestionarla adecuadamente es un factor clave de éxito. Es necesario generar nuevas ideas, adaptar viejos procesos, desarrollar nuevos productos,.. y todo ello bajo el paraguas y enfoque de la sostenibilidad. Parra ello, la colaboración con otras empresas y con centros tecnológicos y de investigación resulta una necesidad. Buscar, desarrollar y ofrecer soluciones respecto a los retos a que se enfrenta el sector energético será una actividad cada vez más necesaria y valorada.

Desde el punto de vista comercial la capacidad de adaptación a nuevos mercados resulta clave para poder acceder con éxito a mercados complejos. Los países asiáticos en desarrollo han dejado de ser centros de producción para pasar a ser también mercados importantes. Estos mercados, culturalmente muy lejanos para la mayoría de las empresas españolas, necesitan de una aproximación y una adaptación adecuada con fórmulas difíciles de gestionar con socios locales. También los productos necesitan una adaptación acorde con las necesidades del nuevo usuario.

En un entorno donde el acceso a capitales puede verse restringido y especialmente en países donde financian su desarrollo con financiación externa, ofrecer soluciones completas incluida su financiación puede ser una ventaja diferencial determinante. Para ello, los acuerdos con entidades financiadoras pueden ser clave.



6. Retos

El reto en el que nos encontramos es de cambio de paradigma energético (economía baja en carbono) dentro de una crisis global financiera que puede augurar un cambio de modelo económico. Por tanto, el reto es fenomenal.

El sector de la energía a nivel global se enfrenta al reto de cambiar a sistemas más seguros y de menor contenido en carbono, sin perjudicar el desarrollo económico y social.

Aunque la seguridad es entendida de diferente forma por diferentes actores, podemos resumirla en disponer de la energía a precios y cantidades compatibles con el desarrollo económico. Compaginar esto con los incipientes nacionalismos energéticos lo convierten en un problema de estrategia geopolítica energética de primera magnitud. Las empresas españolas se pueden ver involucradas como es el caso de Venezuela, Bolivia, Ecuador,...

La transición hacia una economía baja en carbono representa un reto enorme que nos ocupará las próximas décadas. Como se ha manifestado anteriormente, esta transición es especialmente importante en el caso español por su alta dependencia de los combustibles fósiles.

Para las empresas, los retos se centran en adaptar sus productos y crear nuevos productos con un enfoque de sostenibilidad en todos sus aspectos y adaptado a su mercado objetivo que puede ser muy diferente del tradicional. Según la estrategia de cada empresa los retos son diferentes, pero una estrategia de crecimiento pasa por el acceso a los mercados de los países en desarrollo y especialmente los asiáticos con productos adaptados a esos mercados. En los países desarrollados los retos se centran en soluciones más sostenibles, lo cual requiere innovación y desarrollo tecnológico.

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