Los retos de la integración de la fotovoltaica en la red...

Los retos de la integraciLos retos de la integracióón de n de la fotovoltaica en la red la fotovoltaica en la red

elelééctrica.ctrica.

Dr. Ing. Angel ARCOS VARGAS

Endesa Distribución Eléctrica S.L.

DG – Negocio.

Administrador

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ÍNDICE

2.- RÉGIMEN ESPECIAL

3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA

4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D

1.- INTRODUCCIÓN

5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN

6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS

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Generación a pequeña escala. Pequeñas potencias en relación con las centrales convencionales.

Instalada muy próxima a lugares de consumo.

Equilibrio entre valores de consumo y generación.

Conectados a la red de distribución a bajos niveles de tensión

No existe una planificación y gestión centralizada de dicha generación.

INTRODUCCIÓN

No existe consenso sobre qué es exactamente la Generación Distribuida

Potencia ? Tecnología ? Conexión a red ?

Se puede entender que Generación Distribuida es:

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Se ubica tanto cerca como lejos de puntos de consumo.

A veces en sitios aislados sin consumo relevante (infraestructuras exclusivas de evacuación)

Se conecta en niveles de tensión desde BT hasta 400 kV (red de Transporte)

Su rango de potencia alcanza desde unos pocos kilowatios a 50 MW e incluso agrupaciones de mayor potencia.

Teniendo en cuenta la regulación existente para el sector eléctrico español, podría “asimilarse” la

Generación Distribuida al Régimen Especial

INTRODUCCIÓN

LA REALIDAD

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INTRODUCCIÓN

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1.- INTRODUCCIÓN



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RÉGIMEN ESPECIAL

Ley 54/1997 de 27 de noviembre del Sector Eléctrico.

Art. 27: Régimen especial de producción eléctrica.

• Instalaciones cuya potencia instalada no supere los 50 MW:

Autoproductores que utilicen la cogeneración u otras formas de producción de electricidad asociadas a actividades no eléctricas siempre que supongan un alto rendimiento energético.

Cuando se utilice como energía primaria energías renovables no consumibles, biomasa o cualquier tipo de biocarburante, siempre y cuando su titular no realice actividades de producción en el régimen ordinario.

Cuando se utilice como energía primaria residuos no renovables.

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RÉGIMEN ESPECIAL

Régimen especial R.D. 661/2007 de 25 de mayo. Anexo XI

Rég. Especial no gestionable. Características

Fuente de energía primaria no almacenable ni controlable

No es posible el control de la producción por parte del Operador del Sistema

No es programable su producción futura

Gestionable No GestionableCogeneración

Biomasa

Residuos

Hidráulica de salto …

Solar fotovoltaica

Solar térmica

Eólica

Hidráulica fluyente

Mareomotriz, Geotérmica, oceanotérmica, etc… (b.3.)

Salvo valoración de gestionable a realizar por el Operador del Sistema

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RÉGIMEN ESPECIAL

EVOLUCIÓN DEL RÉGIMEN ESPECIAL Y LA DEMANDA BRUTA EN ESPAÑA

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50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

GW

h

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

DEMANDA_bc TOTAL R. ESPECIAL TOTAL R.ESPECIAL/DEMANDA b.c.

Fuente CNE 2009

En 2008 el régimen especial cubre el 24% de la demanda nacional superando el peso de la nuclear y grupos de carbón

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RÉGIMEN ESPECIAL

EVOLUCIÓN ANUAL DEL RÉGIMEN ESPECIAL EN ESPAÑA - ENERGÍA VENDIDA

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10.000

20.000

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40.000

50.000

60.000

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80.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

GW

.h

COGENERACIÓN BIOMASA RESIDUOS TRAT. RESIDUOS HIDRÁULICA (R.E.) EÓLICA SOLAR

Fuente CNE 2009

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RÉGIMEN ESPECIAL

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RÉGIMEN ESPECIAL

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1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20080

1

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3

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5

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RÉGIMEN ESPECIAL

Pot. Instalada en R.E. (MW)

Nº instalaciones Pot. Media (MW)

Pot.

Inst

alad

a en

R.E

. (M

W),

Nº

de in

stal

acio

nes

Pot. Media instalada en R.E. (M

W)

El 94% de las instalaciones son de energía solar

Fuente CNE 2009

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1.- INTRODUCCIÓN


6.- PERSPECTIVAS NUEVOS RETOS

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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA

EVOLUCIÓN ANUAL DEL RÉGIMEN ESPECIAL EN ESPAÑA - Nº INSTALACIONES

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10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

COGENERACIÓN BIOMASA RESIDUOS TRAT. RESIDUOS HIDRÁULICA (R.E.) EÓLICA SOLAR

Crecimiento exponencial del número de instalaciones fotovoltaicas

Fuente CNE

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Solicitudes de evacuación instalaciones en régimen especial en red de distribución de Endesa en

Andalucía

Eólica Solar Resto R.E.

0

500

1000

1500

2000

2500N

º So

licit

udes

2003 2004 2005 2006 2007 2008

x 4,5

RD 1578/2008. Nueva retribución fotovoltaica

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9000

MW

2003 2004 2005 2006 2007 2008


Potencia de las solicitudes de evacuación instalaciones en régimen especial en red de distribución de Endesa en

Andalucía

Eólica Solar Resto R.E.

x 1,3

Máxima demanda verano

Máxima demanda invierno

La disminución

en potencia es bastante inferior al

número de solicitudes

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Nº de solicitudes en red de Endesa en Andalucía

Potencia (MW) solicitudes en red de Endesa en Andalucía

No es posible conectar este volumen de generación en nuestras redes

2003 2004 2005 2006 2007 2008

FOTOVOLTAICO 0 1 82 160 482 109

FV CUBIERTA 0 0 0 2 40 79

HUERTO SOLAR 0 3 308 1.023 1.459 47

HS CUBIERTA 0 0 0 4 35 30

SOLAR TÉRMICA 0 5 0 7 37 52

0 9 390 1.196 2.053 317

2003 2004 2005 2006 2007 2008

FOTOVOLTAICO 0 8 252 183 2.149 742FV CUBIERTA 0 0 0 1 9 47HUERTO SOLAR 0 3 657 1.524 2.365 52HS CUBIERTA 0 0 0 1 22 17SOLAR TÉRMICA 0 190 0 272 1.766 2.103

0 201 909 1.981 6.311 2.961

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Densidad de demanda eléctrica en red de Endesa en Andalucía

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Puntos de conexión a instalaciones fotovoltaicas en red de Endesa en Andalucía. Datos 2008

P conex FV 25,8 MW

Máx demanda verano 20 MW

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Δ

2007-2008 Pot. Instalada peninsular 4.886 MW (R.O + R.E.)

4.519 MW (92,5%) provienen de nuevas instalaciones en régimen especial.

2.426 MW nuevas instalaciones solares y 1.766 MW nuevos parques eólicos

Posición creciente y consolidada de la energía eólica.

Auge exponencial de la energía solar (fundamentalmente FV).

Proliferación de la generación en todos los niveles de tensión.

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G

10 ~ 20 kV

220 ~ 400 kV

Generación

Transporte

RED DE A.T. RED DE M.T. RED DE B.T.

Grandes clientes industriales

Clientes industriales

Clientes rurales


El modelo de gestión ha cambiado y debe resolverse con Smart Grids

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4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D.

1.- INTRODUCCIÓN



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LA EMPRESA DISTRIBUIDORA

Objetivos comunitarios

Objetivos nacionales

Objetivos autonómicos

La responsabilidad de la empresa distribuidora es cumplir sus obligaciones respecto de la conexión de generación garantizado a la vez la calidad, regularidad y seguridad de sus suministros

Empresa Distribuidora

Operador del SistemaCNE

NORMATIVA AUTONÓMICA

NORMATIVA NACIONAL

DIRECTIVAS COMUNITARIAS

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En relación con las solicitudes de conexión

Determinación de punto de conexión.

Definición de condiciones técnicas y económicas de la conexión.

Informes de cumplimiento de procedimiento de acceso y conexión y requisitos para la medida de energía.

En relación con la energía generada

Gestión de la conexión

Gestión de las redes tras la conexión

Gestión de la medida

PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA (EN RELACIÓN CON LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA)

Todo ello con unos plazos estrictos sin disponer de una estructura retributiva adecuada

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La incorporación de un nuevo agente generador implica costes en la actividad de distribución, no reconocidos

Costes previos a la conexión

Tramitación, realización de estudios, elaboración de presupuestos y convenios, supervisión proyectos, interlocución con el O.S., información a CNE y Administraciones, certificación de lectura, etc …

Costes tras la conexión

Ampliación sistemas de información y telecontrol, protocolos de operación, descargos, mantenimiento de instalaciones, gestión de la medida, calidad del producto, desvíos, pérdidas, etc …

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1.- INTRODUCCIÓN



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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA

Curvas de funcionamiento. Variabilidad de producción

Cogeneración

Eólico

Fotovoltaico

Fotovoltaica - MW

0

1

2

3

4

5

6

Fotovoltaica - MW

0

1

2

3

4

5

6

Cronológica anual Monótona anual

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Curva tipo funcionamiento diario instalación FV

Subest. Alvarado. Medida en posición barras MT (MW)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 4 8 12 16 20 24Horas día

kW

VERANO

INVIERNO

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• La energía eólica y fotovoltaica son tecnologías no gestionables.

• Comportamiento variable. Difícil predicción

• Baja fiabilidad para atender las puntas de demanda. FV ausente en punta invierno.

• Acopla y desacopla sin atender a requerimientos.

• Su curva de evolución es a veces contraria a la demanda.

Fuentes de energía

no potencia firme

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Impacto en parámetros de operación de la red:Flujo de cargas variable. Inversión de flujo. Dispositivos de regulación

Perturbaciones de la tensión y de la frecuencia. Armónicos

Control de reactiva

Pérdidas

Incidencias

Potencia no gestionableCobertura de demanda, Planificación de la red

Estabilidad de la red.

Necesidades de controlSistemas de control

Despachos

Nos preocupa

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Transformador 2 66/25 kV. Subest. Carpio.

Las curvas de funcionamiento de la red han modificado su forma de un año para otro

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1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 4 8 12 16 20 24

Horas/día

MW

2007 2008 2009

0

2

4

6

8

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Mes de julio

MW

200720082009

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Reducción de pérdidas

Menor necesidad de inversiones en redes de distribución

Sus beneficios esperados

Dependen mucho de:

Ubicación respecto de los consumos

Control de la operación de las instalaciones

Previsión de funcionamiento. Garantía de potencia

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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

Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià). Generador FV 2.850 kW

Generación distribuida ≠⟩ Eficiencia

energética

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< 0 Inyección de Generación en Barras SE

Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià). Generador FV 2.850 kW

Curvas de funcionamiento semanal

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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 PÉRDIDAS debidas al PARQUE FOTOVOLTAICO

= - 1,5 MWh/año

Conclusión: La Generación Distribuida NO SIEMPRE implica mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA para el sistema eléctrico GLOBAL => Gestión Óptima de la GD

Ahorrará pérdidas si Ei < Ed

Ed

Ei

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SUB. ALCONCHEL

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4M

W

SUB. ALVARADO

-15

-12

-9

-6

-3

0

3

MW

Julio 2009

Inversión flujo

> 0 < 0

AT

MT

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La empresa distribuidora debe garantizar el suministro a los clientes, en condiciones reguladas de seguridad y fiabilidad.

Inversión en redes

Tanto con PRE’s conectados y generando como sin generar

La generación fotovoltaica no es predecible ni gestionable. Depende de factores físicos incontrolables.

La demanda al menos es predecible. Influencia con temperatura.

Las redes tienen que estar diseñadas como si los PREs no existieran.

BENEFICIO ??

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1.- INTRODUCCIÓN



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PERSPECTIVA Y NUEVOS RETOS

Perfiles de generación difícilmente predecibles.

Flujos de energía en redes de distribución variables.

Inversiones de flujo. Dispositivos de regulación.

Para garantizar el suministro en condiciones reguladas de seguridad y fiabilidad. Con PRE’s y sin PRE’s.

Para gestionar la demanda y la generación embebida en la red.

Impacto en pérdidas, calidad del producto.

IMPONE RETOS

Comportamiento dinámico de las redes de distribución.

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El incremento continuado de generación distribuida está garantizado por las políticas energéticas europeas y nacionales

PERSPECTIVA FUTURA

Desarrollo normativo.Consenso entre órganos reguladores y empresas distribuidoras

Desarrollo tecnológico.Redes inteligentes

Gestión de demanda

Almacenamiento de energía

Es preciso avanzar en:

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