Generación distribuida
La generación distribuida hace parte de la estructuración de energía sobre una zona comercial o residencial.
facultad de ingeniería · energías renovables
mar. 20 de jul. 2021
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En términos generales, se conoce como generación distribuida como aquella que no es llevada a cabo por las grandes centrales convencionales, sino que usa fuentes renovables, cogeneración y residuos, y es producida de forma local y vertida a la propia red de distribución, por lo que está restringida al tamaño de esta. No obstante, la definición de generación distribuida crea muchas controversias, ya que está vinculada a las políticas de transición energética nacionales, por lo que en cada estado puede existir leves variaciones sobre dicha definición.

La Distribución Power Coalition of America la define como “Cualquier tecnología de generación a pequeña escala que proporciona electricidad en puntos más cercanos al consumidor que la generación centralizada y que se puede conectar directamente al consumidor o a la red de transporte o distribución”. La International Energy Agency (IEA), por otro lado, es mucho más concreta y la define como “aquella que se conecta directamente a la red de distribución de baja tensión y es generada a través de motores térmicos, microturbinas, pilas de combustible y energía solar fotovoltaica”.

Actualmente, los rangos de potencias según el tamaño de las centrales se agrupan de la siguiente forma:

  • Microgeneración: Inferior a 5 kW.
  • Minigeneración: Entre 5 kW y 5 MW.
  • Generación media: Entre 5 MW y 50 MW.
  • Generación a gran escala: Superior a 50 MW.

De acuerdo con la definición de la IEA, no todas las tecnologías tienen cabida dentro de la generación distribuida, las más extendidas, así como sus principales características son:

Motor de combustión

Se tratan de motores térmicos en los que, al provocar la combustión del combustible, los gases emitidos generan un movimiento alternativo (de arriba hacia abajo) empujando un émbolo. Dicho émbolo está conectad a un cigüeñal que transforma dicho movimiento en rotación, conectándose directamente a un transformador para su conversión a energía eléctrica.

Son utilizados en industrias con fines de cogeneración, ya que se reutiliza tanto la energía térmica como la energía eléctrica sobrante. Aportan mucha flexibilidad, ya que son altamente regulables y muy reactivos ante variaciones de la carga, es decir, si aumentamos la inyección de combustible, aumenta la generación rápidamente.

  • Combustible: biodiésel, diésel, biogás, propano o gas natural.
  • Potencia: Entre 80 kW y 20 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 500 y 800 € según el rendimiento.

Turbina de gas

Al igual que el motor de combustión, se trata de una máquina térmica en la que, tras la combustión del combustible, se libera una corriente de gases a una determinada temperatura que cruzan una turbina a través de la cual se genera energía eléctrica. Se compone de un compresor (donde se aporta la presión requerida para la optimización del proceso al aire), cámara de combustión, donde se mezcla el aire y el gas; y, finalmente, la propia turbina.

  • Combustible: biogás, propano o gas natural.
  • Potencia: Entre 250 kW y 500 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 600 y 1400 €.

Minihidráulica

Su funcionamiento es idéntico las centrales hidroeléctricas fluyentes de gran tamaño, pero adaptando la escala. Las turbinas minihidráulicas aprovechan el caudal de agua a través de ríos o arroyos. La energía potencial del agua se transforma en energía cinética a su paso por la turbina, conectada directamente a un transformador y convirtiéndola en energía eléctrica. Existe la posibilidad de aplicar turbinas en cierres de embalse, aprovechando determinadas presas, no obstante, se reserva a turbinas de mayor tamaño.

  • Combustible: agua.
  • Potencia: Entre 10 kW y 10 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 1000 y 1800 €.

Eólica

En generación distribuida, se emplean pequeños aerogeneradores que aprovechan la velocidad y dirección del viento a pequeña escala para suministrar energía de forma localizada. Su objetivo es alimentar determinados sistemas aislados con escasa conectividad a la red principal.

  • Combustible: viento.
  • Potencia: Entre 5 kW y 10 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 1100 y 1700 €.

Solar térmica

Se basa en la conversión de la radiación solar en energía térmica transfiriendo dicha energía a un fluido. Es una de las instalaciones más frecuentes a nivel doméstico. Se emplean, principalmente, para la generación de agua caliente sanitaria. Sin embargo, en edificaciones de mayor tamaño, puede utilizarse para climatización, aprovechando ese fluido termo vector como fuente térmica. Adicionalmente, en grandes instalaciones, puede incluso llegarse a generar energía eléctrica. Dicha aplicación está reservada a la generación centralizada, ya que tanto la inversión inicial como la capacidad mínima necesaria para su rentabilidad se escapa de los límites fijados anteriormente para la generación distribuida.

  • Combustible: sol.
  • Potencia: Entre 0,2 kW y 200 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 3500 y 8000 €.

Fotovoltaica

La más común a niel doméstico para la generación de energía eléctrica, se basa en la absorción de la radiación solar para su transformación en energía eléctrica a través de un material semiconductor. Pueden encontrarse en pequeñas instalaciones, también denominadas huertos solares, o de forma integrada en la arquitectura de las edificaciones, incluso a través de las ventanas. De esta forma, se frena el efecto visual negativo que provocan dichas instalaciones.

  • Combustible: sol.
  • Potencia: Entre 0,1 kW y 0,1 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 800 y 1500 €.

Calderas

Se basan en el aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos. Uno de los procedimientos más habituales es la incineración en hornos. Consiste en quemar los residuos en hornos especiales, reduciendo el volumen de basura y obteniendo gran cantidad de calor que puede aprovecharse para calefacción urbana o para generar energía eléctrica.

El inconveniente está en los gases que se generan en la combustión (fundamentalmente dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y de azufre y cenizas volátiles) que deben controlarse mediante sistemas de lavado y filtrado para evitar la emisión de sustancias tóxicas a la atmósfera. Adicionalmente, son aplicables las calderas que emplean como combustible directamente la biomasa, compuesta principalmente por los excedentes agrícolas, constituidos por los productos agrícolas que no emplea el hombre, y la biomasa residual, que incluye residuos forestales y agrícolas.

  • Combustible: residuos sólidos urbanos y biomasa.
  • Potencia: Entre 0,5 kW y 50 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 1500 y 2500.

Microturbina

Su funcionamiento es similar al de una turbina de gas convencional, diferenciándose de su constitución compacta, que integra todas las partes en un dispositivo único. Se emplean como sistemas de generación distribuida o para el transporte de grandes maquinarias, en sustitución de motores de combustión de forma aislada o incorporándose a vehículos híbridos.

  • Combustible: Biodiésel, diésel, biogás, propano, hidrógeno o gas natural.
  • Potencia: Entre 25 kW y 0,4 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 900 y 2000 €.

Pilas de combustible

Se tratan de dispositivos electroquímicos que transforman la energía química del hidrógeno en electricidad, agua y calor. Dicho procedimiento se conoce como electrólisis inversa. Se requiere oxígeno para que se produzca el proceso. S una tecnología experimental, donde están apareciendo los primeros dispositivos para generación distribuida como en aplicaciones de transporte.

  • Combustible: Biodiésel, diésel, biogás, propano, hidrógeno o gas natural.
  • Potencia: Entre 1 kW y 15 MW.
  • Coste de la inversión por kW: Entre 2500 y 3700 €.

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