INSTALACIÓN DE PLANTAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

INSTALACIÓN DE PLANTAS DE
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA POR
BOMBEO Y SU CONTRIBUCIÓN PARA
MEJORAR LA EFICIENCIA DE LAS
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS.
INGENIERÍA CIVIL
JAVIER RAMÍREZ OTERO
INGENIERO CIVIL
10 ABRIL 2014
INSTALACIÓN DE PLANTAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA POR BOMBEO
CONTRIBUCIÓN PARA MEJORAR LA EFICIENCIA DE LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS.
Y
SU
INTRODUCCIÓN.
En países desarrollados con alto consumo de energía eléctrica, para
satisfacer sus demandas emplean por lo general todas las modalidades
de
generación,
tales
como
hidroeléctricas,
termoeléctricas,
carboeléctricas, nucleares, eólicas, solares y en algunos países
geotérmicas.
El desarrollo de la Industria Eléctrica en México fue impulsada desde
principios del siglo pasado, principalmente mediante la construcción de
Plantas Hidroeléctricas; con el crecimiento de la demanda se empezaron
a instalar las Centrales Termoeléctricas, iniciando con las Plantas
convencionales de vapor, utilizando combustóleo, a continuación con
plantas de ciclo combinado, nucleares, geotérmicas y recientemente
eólicas, de tal manera que hoy en día la producción está centrada
fundamentalmente en las centrales termoeléctricas cubriendo el 74% de
las necesidades del país, y a futuro estas seguirán en aumento.
Los proyectos hidroeléctricos por lo general proporcionan la potencia y
la energía que se requiere en las horas de los picos, actualmente los
grandes aprovechamientos ya han sido construidos y solo algunos pocos
quedan por construirse, por lo que se debe desde ahora plantear muy
seriamente la posibilidad de incorporar las Plantas de Almacenamiento
de Energía por Bombeo (PAEB), que su particularidad principal es la de
proporcionar la energía requerida durante las horas de los picos.
Por otra parte la capacidad instalada que requerirá el país para el año
2025 se estima en 86 000 MW y se fundamenta en continuar con en el
consumo de hidrocarburos, no obstante que el Gobierno Federal tiene
como meta alcanzar el 35% de la generación de energía eléctrica
mediante fuentes de energía renovables y limpias, meta que será muy
difícil de lograr, por lo que será necesario diversificar la producción de
energía eléctrica con otras modalidades, como la nuclear y de manera
muy importante las plantas de almacenamiento de energía por bombeo,
lo que permitirá mejorar la eficiencia del Sistema Eléctrico, produciendo
la energía de picos que demandará el país en el mediano y largo plazo.
Las PAEB además de proporcionar la energía que se requiere en las
horas de los picos tienen la gran ventaja de utilizar en la mayoría de los
casos parte de la infraestructura ya construida por lo que los problemas
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ambientales están propiamente resueltos ya que tampoco requieren
obras de gran envergadura como se presenta en la construcción de las
grandes hidroeléctricas.
En cuanto a las externalidades cuentan con la enorme ventaja de no
producir CO2 por no tener ningún tipo de emisión al ambiente y a la
salud ya que su comportamiento operativo es igual al que tiene una
planta hidroeléctrica.
Entre otras ventajas también es que pueden disipar la energía producida
por las plantas termoeléctricas cuando estas tienen sobrantes y evitar
bajar la carga o bien la operación de las plantas durante las horas de
baja demanda (los valles), utilizando la energía sobrante para efectuar
el bombeo de agua que requieren las PAEB, eliminando el alto costo que
conlleva parar todos los días la planta lo que se ha considerado una
importante externalidad de gran valor y de beneficio directo e
inmediato.
Las PAEB pueden presentar la gran ventaja de poder consumir la
energía que se produce mediante la generación intermitente (viento,
solar, hidroeléctricas), que estas producen en horas que no demande el
sistema aprovechándolas también para llevar a cabo el bombeo de agua
en las PAEB.
El potencial existente en México para la instalación de las PAEBs es muy
grande, actualmente se tienen estudiados algunos sitios en diversas
regiones con un potencial superior a los 4 000 MW, sin embargo, este
puede ser incrementado considerablemente conforme se vayan
presentando las grandes demandas de energía de picos en el país en el
mediano y largo plazo.
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El tema de trabajo que presento el día de hoy para consideración de
esta honorable academia de ingeniería, trata sobre la posibilidad de
incorporar e instalar en diversas regiones del país Plantas de
Almacenamiento de Energía por Bombeo (PAEB) también conocidas
como plantas de rebombeo, lo que permitirá elevar el porcentaje de
eficiencia (factor de planta) de las Centrales Termoeléctricas,
contribuyendo a mejorar también la eficiencia del Sistema Eléctrico.
Antes de describir en qué consiste una Planta de Almacenamiento de
Energía por Bombeo, es necesario conocer la variación de la demanda
en potencia (kW) y consecuentemente del consumo de energía (kWh) en
el sistema eléctrico.
Con el objeto de ilustrar lo anterior, a continuación se muestra una
gráfica de la curva de demanda diaria de energía en la región central del
país.
En la gráfica, el eje de las “ordenadas” representa la potencia en
porciento de la demanda máxima, y el eje de las “abscisas” representa
las horas en que se demanda dicha potencia; el área bajo la curva
representa la energía consumida durante todo el periodo del día, así
como la que se consume en cada intervalo horario.
Si se calcula la “ordenada media”, la cual aparece en la gráfica reflejada
con la línea de color rojo, se observan dos áreas, una por debajo de
dicha línea que se encuentra señalada en color amarillo y otra que se
observa en la parte superior señalada en color verde. El área amarilla se
denomina “valles” la cual representa las horas de mínima demanda de
energía y el área verde se denomina “picos” y representa las horas de
máxima demanda de energía.
Es importante señalar que las áreas que se localizan por debajo de la
“ordenada media” y que no corresponden al área de mínima demanda o
valles, se le denomina “energía de base” que se ven reflejadas en la
gráfica con color azul.
En un sistema eléctrico las plantas termoeléctricas generalmente son las
que proporcionan la potencia y la energía requerida durante los periodos
de “energía de base” (área azul) y las plantas hidroeléctricas
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generalmente proporcionan la potencia y energía requerida durante los
periodos “picos” (área verde).
Las plantas termoeléctricas por lo general están diseñadas para operar
continuamente evitando el cese de operación, en virtud de que su
arranque resulta costoso y tardado, ya que se requieren de varias horas
para su arranque y funcionamiento operativo óptimo, particularmente
en el caso de las centrales convencionales de combustóleo y carbón;
para el caso de las plantas nucleares su arranque es mucho más
complejo, costoso y tardado. Las plantas de ciclo combinado tienen
tiempos de arranque menores a las anteriormente señaladas, sin
embargo su diseño esta direccionado también a proporcionar energía en
forma continua durante el periodo de base.
Ahora bien, durante los periodos de mínima demanda o “valles”, se
presentan dos probables pasos a seguir; (i) reducir la capacidad de
operación de algunas de las plantas termoeléctricas, con el costo que
esto representa y más si se trata de efectuarlo todos los días del año; o,
(ii) permitir que continúen generando energía eléctrica durante las
horas de los “valles” disipando la misma.
Actualmente muchas de las plantas termoeléctricas para no detener su
operación, la energía sobrante la trasmiten a las plantas hidroeléctricas
cuando estas no están generando energía, operándolas como motores
haciendo girar los rotores en sentido inverso. Esta energía generada
durante las horas de mínima demanda o “valles” no tiene ningún valor
comercial, sino al contrario genera un costo por la trasmisión y por la
adquisición de los equipos necesarios para llevar a cabo la disipación de
energía, siendo éste menor al costo de parar y volver a arrancar
diariamente la central.
Ahora bien a diferencia de las plantas termoeléctricas, las plantas
hidroeléctricas tienen dos enormes ventajas: (i) pueden acumular la
energía potencial mediante el almacenamiento de agua en una presa y,
(ii) la facultad de poder iniciar o parar su operación en un lapso de
segundos.
Lo anterior otorga la oportunidad de diseñar las plantas hidroeléctricas
de tal manera que concentren y aprovechen todo su potencial y
proporcionen la energía necesaria en las horas de “picos”, operándolas
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de forma inmediata y cesando o parando su operación con igual
facilidad, simplemente mediante el cierre o apertura de las válvulas de
entrada de agua a la central. Adicionalmente, permite regular
eficientemente la potencia o capacidad del suministro de energía
requerido en los diferentes periodos horarios en que se presenta la
demanda.
Tomando en consideración esta breve explicación a continuación me
permito describir en qué consiste una Planta de Almacenamiento de
Energía por Bombeo o PAEB.
Las PAEB, como plantas generadoras de energía, comparten varias
características en común con las plantas hidroeléctricas, entre ellas la de
producir la energía en los periodos de los “picos”.
Con objeto de ilustrar una PAEB, a continuación se presenta un esquema
en el que muestra su funcionamiento general, al igual varias fotografías
de plantas de rebombeo construidas en diversos países.
La característica principal de una PAEB consiste en el aprovechamiento
del desnivel topográfico cercano a los centros de carga que demandan
importantes consumos de potencia y de energía eléctrica como son las
zonas metropolitanas de la Ciudad de México, Guadalajara, Monterrey,
Ciudad Juárez, Tijuana entre otros.
Sumado al factor del desnivel topográfico, es
necesario que las
características del terreno permitan la construcción de un vaso o tanque
de almacenamiento de agua en su parte superior, así como la
posibilidad de construir un vaso adicional en la parte inferior, que pueda
almacenar los escurrimientos naturales de agua y/o de usos cercanos a
este. Es importante señalar que ambos almacenamientos requieren de
poca capacidad, pues son de regulación diaria, se llenan en una sola
ocasión, no son de consumo continuo y únicamente requieren reponer
las pérdidas ocasionadas por la evaporación natural, lo que conlleva
como consecuencia una mínima necesidad de suministro de agua para
su mantenimiento ya que
las áreas expuestas, son de pequeña
dimensión.
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Cerca del “vaso inferior” se instala un equipo electromecánico con
turbinas reversibles que permite generar energía y bombear agua al
“vaso superior”.
Ahora bien, como ya se mencionó, durante los periodos de “energía de
base”, las plantas termoeléctricas continúan operando, y al encontrar
y/o cruzar el periodo de “valles” donde hay poco consumo de energía les
resulta, como ya se ha señalado, muy costoso cesar y reiniciar la
operación diariamente, por lo que le es preferible que sigan operando
disipando la energía que producen en virtud de que no hay donde, ni
quien la consuma.
Lo anterior representa una oportunidad técnica y económica para el
funcionamiento de las PAEB’s ya que la energía que se genera por las
plantas termoeléctricas, puede ser aprovechada para bombear el agua
almacenada en el “vaso inferior” al “vaso superior” durante los periodos
de los “valles”, con la ventaja de que es el periodo de menor costo de la
energía, en virtud de que se trata de una energía sobrante, la cual hay
que disipar lo que representa un costo.
Una vez que el “vaso superior” se encuentra lleno, el agua debe
permanecer almacenada hasta el momento en que se empiecen a
presentar los periodos de “picos” los cuales tienen lugar durante un
periodo de cuatro o cinco horas al día. Durante dichos periodos el agua
debe dejarse caer al “vaso inferior” para generar la energía eléctrica
necesaria para cubrir la demanda, que además es cuando el costo de la
energía resulta ser más elevado tanto para el suministro en potencia,
como el de la energía requerida.
En resumen, se consume energía barata durante el bombeo y se
produce energía cara cuando la demanda lo exige, dando un balance
económico/financiero
favorable,
permitiendo
que
las
plantas
termoeléctricas instaladas en el sistema
generen energía
continuamente sin tener que hacer interrupciones diariamente, elevando
su factor de planta mejorando su eficiencia y como consecuencia el del
Sistema Eléctrico del área o región en donde abastecen energía.
No obstante, el balance energético en una PAEB siempre es negativo, es
decir, que se consume más energía durante el bombeo que en la
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generación, sin embargo, el balance económico resulta ser favorable por
las razones anteriormente descritas.
Las PAEB’s emplean tanto para bombear como para generar la misma
agua y el volumen necesario para su operación es diario, razón por la
cual, no se necesitan grandes volúmenes de almacenamiento, ni presas
de gran envergadura como es el caso de las plantas hidroeléctricas, las
cuales requieren de grandes cortinas, túneles de desvío y grandes
vertedores en virtud de que están diseñadas para tener
almacenamientos plurianuales.
Cabe destacar, que en caso de ya existir presas construidas en un área
de posible aprovechamiento para la construcción de una PAEB, las
mismas pueden servir como vaso superior o inferior, según aplique el
caso y siempre y cuando las condiciones topográficas sean favorables
para aprovechar el desnivel topográfico que exista. En ocasiones
también cuando existe un desnivel topográfico o algún acantilado
cercano a la costa, se ha utilizado el agua de mar como vaso inferior.
Adicionalmente, las PAEBs también pueden servir para apoyar de
manera importante a las plantas de generación de energía eléctrica
intermitentes, como son las eólicas y solares, ya que éstas en ocasiones
producen energía durante horas en que no existe demanda, por lo que
la misma puede aprovecharse para el bombeo del agua del vaso inferior
al superior y a su vez las PAEBs pueden subsanar la demanda de
energía eléctrica que cubren las plantas de energía intermitente cuando
estas no puedan generar energía como consecuencia de las propias
condiciones naturales que se presentan durante las diferentes épocas
del año.
Las PAEBs, están generalizadas, y actualmente existen más de 200
centrales construidas en 38 países alrededor del mundo, con una
capacidad total instalada cercana a 150 000 MW, o sea el equivalente a
casi dos veces y media la capacidad total instalada de todas las
centrales eléctricas de la Republica Mexicana.
En la gráfica siguiente se muestra el porcentaje de MW instalados que le
corresponden a cada país en relación al total instalado en el mundo.
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A continuación se presenta una tabla de las PAEBs que en el 2013 se
encontraban en construcción y cuya capacidad es superior a los 1 000
MW.
Las PAEB además de proporcionar la energía que se requiere en las
horas de los picos tienen la gran ventaja de utilizar en la mayoría de los
casos parte de la infraestructura ya construida por lo que los problemas
ambientales están propiamente resueltos ya que tampoco requieren
obras de gran envergadura como se presenta en la construcción de las
grandes hidroeléctricas. Además cuenta con la ventaja de no producir
CO2 y no tener emisiones contaminantes al ambiente y a la salud,
considerada como una externalidad a su favor.
En México al día de hoy no se han construido este tipo de plantas a
pesar de que existen muchos sitios viables y condiciones favorables para
su instalación en varias partes del país. A la fecha se han estudiado
diversas alternativas para su instalación en el centro, noreste y norte del
país, con capacidad cercana a los 4000 MW, sin embargo, el potencial es
mucho más grande que puede ser incrementado considerablemente
conforme se vayan presentando las grandes demandas de energía de
picos en el mediano y largo plazo. Actualmente la Coordinadora de
Proyectos Hidroeléctricos de la Comisión Federal de Electricidad, está
impulsando y revisando la factibilidad de instalación de dicho tipo
plantas.
En la región central del país se ha estudiado la zona que comprende el
extinto Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán, ubicado en el Estado de
México, donde se puede aprovechar la infraestructura que dejó de
utilizarse cuando entró en operación el proyecto de abastecimiento de
agua del Cutzamala para proveer de agua potable a la Ciudad de
México, y del que formaban parte las plantas hidroeléctricas de
Ixtapantongo, Santa Bárbara y Tingambato, las que actualmente están
prácticamente sin operar. Con el objeto de reflejar el aprovechamiento
de estas plantas a continuación se hace una breve descripción y se
muestran algunos esquemas con la concepción general de cada una de
las PAEBs que pueden instalarse en cada uno de estos sitios.
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Ixtapantongo.
Para el caso de la planta de Ixtapantongo se propone instalar una PAEB
de 350 MW de potencia, que utilizaría como “vaso superior” la actual
presa reguladora de Colorines, y como “vaso inferior” se aprovecharía
el vaso actualmente construido donde anteriormente desfogaba la
planta hidroeléctrica de Ixtapantongo, requiriendo un volumen de agua
de 1,9 Mm³ que no afectarían al sistema de agua potable de la Ciudad
de México, ya que la misma agua con la que se generaría la energía
eléctrica se regresaría al vaso Colorines diariamente mediante bombeo.
El gasto de diseño sería de 130 m3/s y aprovecharía una caída de 320
m. Se propone construir una nueva casa de máquinas que sería
subterránea para obtener la sumergencia necesaria que requiere el
proyecto para efectuar el bombeo. La generación media anual que
proporcionaría sería de 510 GWh.
Santa Bárbara.
Para el caso de la planta de Santa Bárbara se utilizaría como “vaso
inferior” la actual presa reguladora de Santo Tomas de los Plátanos
(5,2 Mm³ de capacidad) empleando un volumen de 2,0 Mm³ y como
“vaso superior” sería necesario la construcción de un nuevo vaso de
almacenamiento con la misma capacidad para obtener un gasto de
diseño de 140 m³/s. Como caída se aprovecharía el desnivel topográfico
existente de 265 m para obtener una capacidad instalada de 310 MW y
una generación anual de 450 GWh.
Tingambato.
Finalmente para la central de Tingambato se utilizaría como “vaso
superior” la presa actual reguladora de Pinzanes (3,2 Mm³ de
capacidad) requiriendo un volumen de 2,2 Mm3 y como “vaso inferior”
se construiría una nueva presa sobre el río Cutzamala cercana al
desfogue actual de la planta hidroeléctrica de Tingambato con la misma
capacidad de almacenamiento obteniendo un gasto de diseño de 150
m³/s y una caída de 380 m. La PAEB tendría una capacidad de 475 MW,
una generación anual de 693 GWh y sería subterránea al igual que las
anteriores para obtener la sumergencia requerida para el bombeo.
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Adicionalmente a los estudios antes mencionados, en el centro del país
también se ha estudiado la región donde se localiza actualmente el
Sistema Hidroeléctrico de Necaxa, en donde se definieron varias
alternativas que arrojaron dos posibilidades para la instalación de
PAEBs, mismas que no afectarían a ninguna instalación del sistema
hidroeléctrico y que se describen a continuación.
La primera denominada Anémona-Lagunillas-Tepexic en donde el “vaso
superior” implica la construcción de dos vasos naturales comunicados
entre sí con una capacidad total de 2,8 Mm³ y como “vaso inferior” la
construcción de un pequeño almacenamiento sobre el río Necaxa con la
misma capacidad. El gasto de diseño que se ha propuesto es de 124
m³/s en una primera etapa, operando solo con uno de los vasos
comunicantes (Anémona) para instalar 610 MW. La caída sería de 528
m. En una segunda etapa se construiría el otro vaso comunicante
(Lagunillas), obteniendo un gasto de diseño de 190 m3/s aumentando la
capacidad de la planta en 310 MW para un total de 920 MW. La
generación media anual en la primera etapa sería de 890 GWh y de
1 344 GWh cuando entre en operación la segunda etapa.
Como segunda alternativa destaca otro sitio, donde el “vaso superior” se
construiría sobre una cañada natural y tendría un almacenamiento de
2,3 Mm³ y el cual se denomina Tenango II, y el “vaso inferior” se
construiría sobre el río Necaxa en las cercanías de la actual planta de
Tepexic el cual tendría la misma capacidad de Tenango II.
El gasto de diseño que se propone es de 155 m³/s para operar durante
4 horas, el desnivel topográfico permite aprovechar una caída de 538 m
para obtener una capacidad total instalada de 790 MW, con una
generación media anual de 152 GWh.
Cabe destacar, que adicionalmente a los estudios mencionados, se han
realizados otros para la instalación de plantas de rebombeo en el
noreste y noroeste del país. En el noreste se han localizado varios sitios
cercanos a la Ciudad de Monterrey, uno de ellos propiamente a las
afueras de la Ciudad y ubicado en el Municipio de Monterrey y General
Escobedo, en las faldas del cerro conocido como El Topo. En este caso,
ambos vasos tanto el superior como el inferior serían artificiales, y cuya
construcción implicaría la construcción de bordos a lo largo de todo su
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perímetro, y la excavación necesaria para completar el almacenamiento
requerido de 1,0 Mm³ y obtener un gasto de diseño de 59 m³/s para
operar durante 5 horas al día, con una caída de 420 m, instalar una
potencia de 200 MW y cubrir las máximas demandas de energía que se
tienen contempladas en el mediano plazo para la zona metropolitana de
Monterrey y gran parte del noreste del país. La generación que se
pretende obtener es de 292 GWh al año y la planta sería exterior,
emplearía para su llenado las aguas negras tratadas a nivel avanzado
que se concentran en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
(PTAR) Norte del Sistema de Aguas de Drenaje de Monterrey.
En la región del noroeste del país también se han estudiado diversos
sitios y después de llevar a cabo la evaluación de diferentes alternativas,
se seleccionó la denominada como Tecate, localizada muy cerca del
trazo que lleva el acueducto de abastecimiento de agua potable del Río
Colorado-Mexicali-Tijuana. El “vaso superior” se construiría en una
barranca natural y utilizaría las aguas del acueducto para su llenado;
como “vaso inferior” se utilizaría el almacenamiento actual de la Presa
del Carrizo en donde actualmente descargan y se almacenan las aguas
del acueducto. La central de rebombeo se ubicaría propiamente, a las
orillas de dicho vaso con una caída de 195 m, el gasto de diseño que se
propone es de 186 m3/s para obtener una potencia de 300 MW y una
generación de 630 GWh.
Existe también la posibilidad de instalar una planta de rebombeo en las
cercanías del área metropolitana de la Ciudad de Guadalajara, en el
cañón de Oblatos, aprovechando el desnivel topográfico natural superior
a los 500 m, construyendo un vaso artificial en la parte superior, el vaso
inferior se construiría sobre el cauce del Río Santiago. Donde también se
alojaría la Central Hidroeléctrica.
A continuación para terminar me voy a permitir hacer algunas
reflexiones en relación al desarrollo de la industria eléctrica del país y la
conveniencia de incorporar las PAEB al Sistema Eléctrico Nacional en el
mediano plazo. Actualmente la capacidad instalada en el país el del
orden de 60 000 MW de los cuales el 74% corresponde a plantas
termoeléctricas; para el año 2026 se estima una capacidad del orden de
86 000 MW. La participación de centrales de ciclo combinado será la
base fundamental del crecimiento del futuro de la energía eléctrica, por
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lo que su capacidad aumentará considerablemente en el corto, mediano
y largo plazo.
El gobierno se ha propuesto alcanzar el 35% de la energía eléctrica
mediante fuentes de energía renovables y limpias, situación que
sabemos será muy difícil de lograr, no obstante se deberá impulsar la
construcción del mayor número de centrales no renovables, como son
las hidroeléctricas, eólicas, solares, mareomotriz, etc.
Como es bien sabido los grandes aprovechamientos hidroeléctricos
existentes han sido prácticamente ya construidos, a reserva de unos
cuantos como las cuatro presas al hilo del agua sobre el río Usumacinta,
Chis., La Parota, Gro., Paso de la Reina, Oax. y Las Cruces, Nay.; sin
embargo varios de los proyectos tienen serios problemas socio políticos
que aún no se sabe si se podrán finalmente construir.
A futuro al no contar con la entrada y operación de nuevas
hidroeléctricas con capacidades importantes al sistema, que son las que
básicamente proporcionan la potencia en las horas pico, y tener un gran
incremento de la capacidad termoeléctrica, se considera que es el
momento en que debe plantearse muy seriamente la incorporación de
las PAEB en diversas regiones del país en el mediano y largo plazo, para
que estas sean las que proporcionen las necesidades de picos.
Por otra parte considero, que el país deberá diversificarse y no depender
a futuro de un solo combustible, como es el gas, que actualmente es en
gran parte importado y llevara tiempo para que el país pueda satisfacer
las necesidades de gas que se requerirán tanto para la generación de
energía eléctrica como para la industria en general. Así mismo, llevará
también muchos años para que se tenga construida una red de
gaseoductos integral para consolidar la importación y el abastecimiento
de gas necesario para todo el país.
Por lo anterior, considero que debe plantearse la necesidad de
incrementar la capacidad de energía nuclear, también contemplada
como una energía limpia, que podrá ser parte de la solución de las
necesidades de energía que demandará el país en el largo plazo. Para
lograr el objetivo de obtener el 35% de energía limpia que ha propuesto
como meta el Gobierno Federal se requerirá incorporar la energía
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nuclear asociadas a las plantas de almacenamiento de energía por
bombeo para satisfacer la demanda y su variación.
Agradezco la oportunidad que me otorga la Academia de Ingeniería de
haberme permitido compartir estos planteamientos con ustedes y que
pudieran ser considerados para el futuro de la industria eléctrica en
México.
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CONCLUSIONES
La demanda de energía varía diariamente, con horas de mínimo y
máximo consumo, las plantas termoeléctricas están diseñadas para
producir energía de forma continua, pararlas resulta muy costoso; por
otra parte, las plantas hidroeléctricas están diseñadas para generar
principalmente durante las horas de máxima demanda; esto es, hay un
exceso de producción en las horas de mínima demanda; esta energía se
tiene que disipar, lo cual representa un costo.
Desde principios de siglo pasado, surgió la tecnología de ‘plantas de
rebombeo’, también denominadas como Plantas de Almacenamiento de
Energía por Bombeo (PAEB), su funcionamiento es el siguiente: Se tiene
dos almacenamientos de agua, el superior y el inferior, con un desnivel
importante, el equipo instalado es reversible, esto es, trabaja como
turbina-generador y como motor-bomba. En las horas de mínima
demanda, el agua se bombea hacia el vaso superior, consumiendo
energía de bajo costo, en las horas de máxima demanda, se deja caer el
agua generando energía cuando el costo es alto. Este ciclo se repite
diariamente, por lo cual, estas plantas solo consumen el agua que se
evapora en los vasos.
A nivel mundial, existe una gran cantidad de este tipo de plantas en
operación y en construcción, principalmente en los Estados Unidos de
América, Europa y Japón. En México, quedan pocos proyectos
hidroeléctricos de gran capacidad por construir, se tienen problemas de
tipo social y político para construirlas.
En los próximos veinte años, se tendrá que duplicar la capacidad
instalada en México. Esta ampliación, se basa fundamentalmente en la
instalación de nuevas plantas termoeléctricas, principalmente de ciclo
combinado, que son grandes consumidoras de gas, por lo que seguirá la
dependencia de este combustible, haciéndose necesario construir una
red de gasoductos para importar y distribuir. Por otra parte, la
Estrategia Nacional de Energía, tiene como meta que para el año 2025,
el 35% de la generación de electricidad sea producida por fuentes
alternativas de energía limpia, que es bien sabido que es una meta muy
difícil de cumplir.
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Es necesario diversificar las fuentes para generar energía eléctrica,
impulsando la instalación del mayor número de plantas hidroeléctricas,
de energía eólica, energía solar, entre otras e incrementar la energía
nuclear (que es una energía limpia), así como las Plantas de
Almacenamiento de Energía por Bombeo (PAEB’s).
En el País, se han estudiado diversas zonas para la instalación de
PAEB’s, destaca el antiguo Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán de la
CFE (hoy Sistema Cutzamala de la CONAGUA), donde se cuenta con
infraestructura factible de utilizar, lo mismo que el Sistema
Hidroeléctrico Necaxa; ambos, muy próximos al principal centro de
consumo: El Área conurbada de la Ciudad de México. Además se han
estudiado otros sitios cercanos a las Zonas Metropolitanas de Monterrey,
de Guadalajara y en el norte de Baja California.
Las PAEB’s, tienen la gran ventaja de que hacen eficiente todo el
Sistema Eléctrico, consumen la energía que se genera durante las horas
de mínima demanda en las plantas termoeléctricas, evitando los paros
diarios, mejorando su eficiencia (factor de planta), evitan la necesidad
de transportar y dispar la energía sobrante. La energía almacenada
(agua), en el vaso superior, se genera durante las horas de máxima
demanda; esto es, mejora la producción de energía eléctrica, la cual se
adapta a la variación de la demanda.
Se recomienda se profundice en los estudios para definir la factibilidad
de los diversos proyectos de rebombeo (PAEB’s) estudiados en el País,
puesto que, como antes se indicó, mejoran la eficiencia conjunta del
Sistema Eléctrico Nacional, son un complemento ideal de las plantas de
ciclo combinado y de las plantas nucleares, que deben operar las 24
horas del día, como se observa en los países industrializados, donde ya
opera este tipo de plantas desde hace muchos años. Es además una
fuente de energía renovable y limpia.
INGENIERÍA CIVIL
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INSTALACIÓN DE PLANTAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA POR BOMBEO
CONTRIBUCIÓN PARA MEJORAR LA EFICIENCIA DE LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS.
Y
SU
BIBLIOGRAFÍA
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Coordinadora de Proyectos Hidroeléctricos de la CFE, Estudio para
determinar la mejor alternativa de instalar una planta de rebombeo en
la zona comprendida en el Sistema Hidroeléctrico de Necaxa, 2012.
Coordinadora de Proyectos Hidroeléctricos de la CFE, Estudio
de
factibilidad de la alternativa más favorable para instalar una planta de
rebombeo en el noreste y noroeste del país.
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rebombeo en la zona del Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán, 1974.
Construcciones y Proyectos Intual, Estudio para instalar una planta de
rebombeo en las cercanías de la Ciudad de Guadalajara, 1983.
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