Generación Distribuida ALCANCES DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA EN EL SECTOR ELÉCTRICO Por: Roberto Carlos Tamayo Pereyra, exdirector General de Electricidad del Ministerio de Energía y Minas. N inguna iniciativa prospera sino se tiene el apoyo de la sociedad, y para que ello ocurra es necesario que la forma y modos que se utilicen para comunicarla, sea una difusión clara y didáctica, que hagan comprensibles temas altamente técnicos, pero de valiosa utilidad a nivel individual y social, que puede llegar a ser un punto de quiebre para el despegue de todo un país pero en equilibrio, en armonía con su entorno y la naturaleza; el presente artículo delinea y resume el libro: “Alcance de la Generación Distribuida en el sector eléctrico”, de manera general, casi todos los aspectos que involucraría la implementación de la Generación Distribuida en nuestro país, brindando una aplicación más efectiva sobre el mismo. Esta contribución tiene por objetivo el aporte de un panorama más completo, aunque quizá no toque a profundidad muchos temas, pero que invita al lector a reflexionar y dar una revisión general a cada aspecto y desde su propia especialidad pueda, a su vez, implementarlas. En el mundo, están en marcha cambios importantes en el suministro y el consumo de los servicios de electricidad, impulsado en gran medida por la confluencia de factores que afectan la distribución de los sistemas de energía. Una variedad de tecnologías distribuidas emergentes que incluyen, la demanda 96 www.revistaenergia.pe �Enero 2021 Generación Distribuida flexible, la generación distribuida, el almacenamiento de energía y los dispositivos electrónicos de potencia y control avanzados, están creando nuevas opciones para el suministro y el consumo de los servicios de electricidad. Al mismo tiempo, las tecnologías de la información y las comunicaciones están decreciendo rápidamente en costos, lo que permite un consumo más flexible y eficiente de la electricidad, la mejora de la visibilidad de uso de la red, y un control mejorado de los sistemas de energía. El término generación distribuida no tiene una definición propia; sin embargo, está tomando relevancia en estas épocas por diversos factores; entre ellos, por la necesidad de contribuir en la disminución de gases de efecto invernadero, la disminución de los costos de inversión -entre otros aspectos-, que con el tiempo han hecho viable la implementación de las diferentes tecnologías en varios países a nivel mundial; que a su vez trae consigo la innovación y creación de nuevos modelos de negocios que van a la par con un nuevo diseño de mercado de electricidad. Es importante que los tomadores de decisión (públicos y/o privados) cuenten con la mayor información que conlleve a un análisis integral de los aspectos técnicos, económicos y legales para la implementación de la generación distribuida en los sistemas eléctricos, tanto desde las perspectivas mundiales como de las regionales. Es así, que el presente libro busca proporcionar información que conlleve a un análisis integral de los aspectos técnicos, económicos y legales para la implementación de la generación distribuida en los sistemas eléctricos, tanto desde las perspectivas mundiales como de las regionales. Por ello, es imprescindible conocer qué tipos de modelos de negocios se vienen dando a nivel global y cuál de ellos podría ser implementado en una región/país, analizando las implicancias en el mercado de electricidad y la generación distribuida. Probablemente en el futuro puedan crearse nuevos modelos, dependerá de cada país adoptarlos y adaptarlos a la realidad del mismo, según su geografía, clima, cultura, leyes, entre otros. Inevitable resulta realizar comparaciones entre algunos mercados de electricidad, describiendo el desarrollo del modelo de negocio de la distribución de energía eléctrica en baja tensión a través de energía renovables no convencionales. Esto es importante, porque los cambios que van a ocurrir no sólo serán a nivel tecnológico, sino que también van a generar nuevas modalidades de trabajo en el sector, que va a requerir personal calificado y técnico; en la Figura 01 permite apreciar lo expresado. Figura 01. Modelos de Negocio. www.revistaenergia.pe �Enero 2021 97 Generación Distribuida Las tecnologías de Generación Distribuida han sido tema de investigación y estudio en la industria de la energía de servicios públicos; pero siempre es bueno seguir actualizando los análisis de aquellos los impactos positivos que estos sistemas ofrecen cuando se conectan a la red y los posibles impactos negativos que pueden ser muy preocupantes. Queda aún por resolver una pregunta: ¿cuáles son los impactos técnicos?, las respuestas apuntan, sin duda, a que el sector energía en los países tendrán grandes desafíos para los próximos años. Debido a las economías de escala, la industria eléctrica se ha caracterizado por la presencia de grandes centrales, así como la toma de decisiones desde una estructura “centralizada”. Dadas las disposiciones geográficas de los recursos como el agua, carbón, gas o petróleo, las grandes centrales productoras de electricidad no son construidas, necesariamente, cerca de los centros de consumo. Esto hace que sea ineludible el transporte de la energía eléctrica a través de un complejo sistema de transmisión. Esto conlleva a conocer otras tecnologías para descentralizar la generación convencional, para ello contamos, como alternativas, con la generación fotovoltaica, microturbinas eólicas, biomasa, biogás, mini hidráulica, mareomotrices, vehículos eléctricos, etc., que se puede observar en la Figura 02. Además, es importante conocer de los impactos de la generación distribuida en la coordinación de la calidad y protección de la energía de la red, como son la regulación de voltaje, flickers, caídas de 98 voltaje, interrupciones sostenidas, armónicos, desequilibrio de voltaje, problemas de protección e intermitencia. Para la integración de la energía renovable a gran escala es necesario tener en cuenta la calidad, el flujo, la estabilidad y el balance de energía. Es necesario contar con alternativas de soluciones a los impactos técnicos, una propuesta es a través del almacenamiento de energía, del uso de las redes inteligentes, de la gestión de la demanda, de la redundancia de la capacidad, entre otros. Esto es importante, porque el país cuenta con zonas con un potencial específico para poder explotar las fuentes de energía con estas tecnologías de manera eficiente. adoptadas en el mundo energético que dan gran impulso a la Generación Distribuida. Se evidencia que, con el avance de la tecnología, este concepto se hace más útil y necesario, no solo para contribuir con el desarrollo tecnológico y económico de las naciones sino también, para contribuir al cambio climático. Como se ha afirmado antes, no existe una definición única y común acerca del concepto de Generación Distribuida. Muchos autores manejan diferentes esquemas. La Generación Distribuida se caracteriza por la conexión directa entre la generación y las redes de distribución, lo cual reduce el uso de las redes de transmisión. En ese contexto, se presentan muchas ventajas y desventajas, además de desa- Figura 02. Tecnologías para la generación Distribuida. Tan importante como los temas expresados resulta contar con una evaluación integral de posibles cambios en los marcos normativos generales, regulatorios y técnicos – Figura 03-, para ello se cuenta como referencia las políticas fíos. Los mecanismos utilizados en la Generación Distribuida como el autoconsumo, el net metering, el net biling, entre otros, cuentan con barreras técnicas, económicas y regulatorias, que impiden la implementación de las tecnologías de www.revistaenergia.pe �Enero 2021 Generación Distribuida la generación distribuida. Sin duda, la evolución del sector eléctrico hacia la generación distribuida está avanzando muy rápido en el mundo. Este cambio disruptivo en el sector, como ya se refirió, va a generar nuevos modelos de negocios, mediante los cuales, las compañías podrán relacionarse con sus clientes, ahora convertidos en Prosumers (o Prosumidores), que adquieren un rol activo convirtiéndose en pequeños productores que se benefician del autoconsumo y tienen la posibilidad de inyectar a la red su excedente energético. Esto es fundamental, pues facilita la transición a estas nuevas tecnologías las que permitirán sobrepasar o sobrellevar los diferentes tipos de barreras que pueden existir. Por ello, urge revisar algunas experiencias de países en cuanto a los cambios y avances en sus marcos legales sobre la generación distribuida. Los casos de España, Estados Unidos, México, Guatemala y Brasil, pueden darnos una referencia; además, permiten efectuar algunas comparaciones del marco normativo peruano con los países de la región como Chile, Colombia y México. Esto es importante, porque aún existen barreras normativas que no permiten el desarrollo de estas nuevas tecnologías. En análisis de costo/beneficio de las nuevas tecnologías para la implementación de la generación distribuida, obliga a examinar la situación actual del Perú en este rubro, por ejemplo, se afirma que existen iniciativas para fomentar la introducción del smart grids en el sistema eléctrico nacional. Por otro lado, la notable reducción en el costo del equipamiento -necesario para impulsar la generación distribuida y la energía solar-, ha generado un interés creciente en su desarrollo, por lo cual, la importancia de un análisis de costo/ beneficio de los diferentes tipos de tecnología, como son la turbina de gas, motor de combustión interna, microturbina de gas, microturbina hidráulica, celda de combustible, celda fotovoltaica, generadores eólicos, es muy necesario para su viabilidad, tan así como las tecnologías de almacenamiento (baterías); lo podemos visualizar en la Figura 04. Esto es importante, porque permite tomar decisiones si es o no factible adquirir estas nuevas tecnologías por parte de los usuarios. Figura 03. Cambios en la Regulación. Fuente: Engie www.revistaenergia.pe �Enero 2021 99 Generación Distribuida Figura 04. Red actual v/s Red del mañana. Fuente: EY Building a better working world Ningún análisis podría sustentarse si no se cuentan con la descripción de las características técnicas y funcionalidades de las tecnologías de Generación Distribuidas, así como efectuar una revisión de los indicadores económicos de generación distribuida de otros países como España, Chile y Uruguay. Ya no es una novedad que, a nivel mundial, las energías renovables son las tecnologías más económicas en la actualidad, que la experiencia de estos países nos puede ahorrar dinero y tiempo -Figura 05-. Un análisis de costo beneficio para el caso peruano, permitirán determinar los factores que favorecerían la generación distribuida, el costo beneficio del ingreso de la gene- ración distribuida residencial, los costos variables de la operación. Esto es importante, porque permitirá tomar como referencia la experiencia de países de la región, la forma como han implementado estas nuevas tecnologías, sobre todo los mecanismos realizados por ellos para lograr los objetivos planteados. Figura 05. Nacimiento de un nuevo sistema de energía distribuida, impulsado digitalmente. Fuente: EY Building a better working world 100 www.revistaenergia.pe �Enero 2021 Generación Distribuida De otro lado resulta importante contar con el soporte de las tecnologías, por ello es imprescindible conocer la forma de implementar el internet de las cosas, la automatización en los centros de control de distribución, esta tecnología denominada Internet de las Cosas, que es básicamente una tecnología nueva que asegura a cualquier dispositivo la conexión a la Internet, que está en una expansión significativa, tal como se puede observar en la Figura 06. Es necesario contar con propuestas de los pasos para que su implantación sea satisfactoria en cualquier empresa que quiera mejorar la distribución de energía eléctrica o mejorar sus ratios de eficiencia. No menos importante resulta conocer conceptos como: la digitalización, la descentralización y la disrupción. La implantación de Internet de las Cosas requiere de nivel de tecnología, comunicación y trabajo en red, nivel de inteligencia, privacidad, gestión de seguridad, control de acceso, entre otros. Esto es importante, porque hoy en día los usuarios cada vez más se están empoderando y conocer las diversas aplicaciones de las tecnologías de comunicación en los sistemas de energía distribuidas es de vital importancia. Se afirma que serán imprescindibles para los futuros Centros de Control de distribución de energía, la Automatización con los sistemas SCADA (Sistemas de Desconexión Automática de Generación y Demanda), y otros cuyos fines son: minimizar el impacto de las fallas en el sistema eléctrico, minimizar el tiempo de restauración de la interconexión con el sistema externo, reducir los tiempos de intervención (horas hombres de asistencia), indisponibilidad (de la energía no suministrada); así como, reducir los fraudes, aumentar la vida útil de las instalaciones, cuidar los activos de la compañía, mejorar la operatividad de la empresa, redistribuir las tareas entre el personal orientándolas hacia los servicios para usuarios, y mejorar el análisis del comportamiento de la red eléctrica. También se afirma que, el avance tecnológico de estos tiempos y la necesidad de las Empresas Distribuidoras para cumplir con las exigencias socio-económicas, debe de llevar a mejorar el servicio de energía eléctrica, así como cumplir las exigencias de la normatividad y también de su rentabilidad. Por tanto, resulta altamente recomendable que de todas formas debe de optar por utilizar la automatización en los sistemas de distribución, por ejemplo, a través de la recopilación de información de lectura de medidores y en las maniobras operativas, utilizando los sistemas AMI y Figura 06. Casa inteligente con varios recursos energéticos distribuidos conectados a sistemas de computación y gestión de datos basados en la nube. Fuente: Utility for the futuro www.revistaenergia.pe �Enero 2021 101 Generación Distribuida DAS, ello se puede visualizar en la Figura 07. Esto es valioso, porque permite monitorear las redes de manera remota y en tiempo real, de manera que te permita tomar decisiones en el menor tiempo posible y generar ahorros en la operación y mantenimiento de los sistemas de energía distribuida. ción Electrocentro. Para la integración de la Generación Distribuida, se elaboró una variedad de escenarios que cubren diferentes niveles de penetración y ubicación. Para cada escenario se ejecutaron flujos de carga en DIgSILENT, utilizando el método de Newton-Raphson; los resultados de los perfiles de tensión de los cuatros escenarios analiza- das técnicas se analizó mediante el cálculo de la generación óptima en redes de distribución basado en el algoritmo de optimización por enjambre de partículas. El estudio establece la potencia óptima de generación necesaria para reducir las pérdidas de potencia activa en una red de distribución, haciendo uso del algoritmo PSO. La aplicación Figura 07. Automatización de la Red. Fuente: Practical Guidance for Defining a Smart Grid Modernization Strategy La evaluación de la infraestructura de las redes de distribución para implementar la generación distribuida debe aplicarse a una red en particular, en este caso se ha seleccionado como caso de estudio al Sistema Eléctrico Aucayacu, que tiene como fuente de suministro de energía eléctrica las barras de 22.9 KV del transformador de potencia ubicado al SE de Aucayacu de propiedad de la empresa de distribu- 102 dos, permiten apreciar como la integración de los RER mediante la generación distribuida mejora los perfiles de tensión y como también vuelve más confiable al sistema eléctrico. Todo proyecto de energía conlleva una preocupación constante por el tema de las pérdidas técnicas, siempre se busca reducir las mismas; en el caso de la Generación Distribuida la reducción de pérdi- del algoritmo en mención se ha desarrollado exclusivamente para la red de distribución del Valle del Colca, considerando un generador hipotético o ya existente que inyecta potencia activa establecida por el algoritmo modelado en el entorno de programación de DIgSILENT. El algoritmo mostró ser práctico en su implementación en DPL. La convergencia se presentó en diferentes niveles de precisión www.revistaenergia.pe �Enero 2021 Generación Distribuida La Generación Distribuida se caracteriza por la conexión directa entre la generación y las redes de distribución, lo cual reduce el uso de las redes de transmisión. que resultó en reducir el número de iteraciones. Por otro lado, se demostró que es capaz de manejar sistemas de distribución monofásicos, desbalanceados y muy complejos en su distribución. Como resultado de la implementación se pretende realizar trabajos futuros de dimensionamiento de plantas de generación distribuida capaces de reducir las pérdidas al mínimo mediante el despacho diario, usando el algoritmo presentado para los diferentes niveles de demanda a lo largo del día. El cálculo del algoritmo también permite dimensionar el banco de baterías que hace posible la inyección de energía a lo largo del día en centrales de generación que no usan combustible y no poseen embalse. En ese marco, se requiere en estos tiempos más difusión de las www.revistaenergia.pe �Enero 2021 nuevas tecnologías y sus aplicaciones. Por ello se logró concretar el desarrollo de un libro con el propósito de incluir los conceptos más importantes y ciertos alcances que involucran a la Generación Distribuida. El presente artículo de Generación Distribuida en el sector eléctrico, muestra una perspectiva general del tema, enmarcado en la coyuntura mundial de la pandemia del Covid 19, que no solo está afectando a la vida humana, sino también a las estructuras económicas y específicamente a la industria energética. Agradezco a la REVISTAENERGA. pe por la oportunidad de difundir este trabajo, que el resultado de una cooperación mutua entre docente y alumnos que cultivan ese espíritu de contribuir a la sociedad incluso con un granito de arena. El Perú cuenta con zonas con un potencial específico para poder explotar las fuentes de energía con estas tecnologías de manera eficiente 103
