El documento describe un proyecto llamado SINTER que tiene como objetivo demostrar las nuevas tecnologías en redes inteligentes, incluyendo la integración de generación renovable y sistemas de almacenamiento para estabilizar extremos de redes débiles o saturadas. El proyecto consiste en 6 demostradores y un laboratorio de ensayos móvil que mostrarán aplicaciones de microrredes, almacenamiento, electrónica de potencia y control inteligente.
2. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
El escenario energético actual, es desde todos los puntos de
vista insostenible.
Se nos invade de informaciones y desinformaciones
continuamente….
Las Nucleares. La fusión. Las Renovables. La fotovoltaica. La
solar térmica. Los sistemas de almacenamiento energético.
El carbón. La captura y tratamiento del CO2. Las tecnologías
del hidrógeno. La biomasa. Las energías del mar. El gas….
Se nos advierte del agotamiento de las fuentes energéticas y
de las materias primas… El petróleo. El Gas. El Plutonio. El
Uranio. El Torio. El Litio. El carbón…
3. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Con el Proyecto SINTER, Estamos creando las bases de un
escenario futuro más natural, eficiente e inteligente, que el
convencionalmente propuesto
Este escenario se basa en unos conceptos fundamentales,
diferentes a los establecidos hasta el momento.
•Implantación de sistemas de integración: Generación-
Consumo-almacenamiento. Ubicados y dimensionados para las
necesidades locales (microrredes).
•Creación de sistemas energéticos inteligentes
descentralizados.
4. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
La tecnología principal que está revolucionando los
convencionales límites de la electricidad y la
electrónica es:
La nanotecnología, y sus aplicaciones en la
obtención de nuevos materiales nanoestructurados
aplicados a los sistemas de almacenamiento de la
energía eléctrica, a los componentes de las
tecnologías de electrónica de potencia, y los
sistemas de generación eléctrica solar fotovoltaica.
Estamos creando infraestructuras desarrolladas para integrar y
aplicar las nuevas tecnologías
10. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Nanodielectrics with giant
permittivity
nanodielectric consist of a single or multi-
component dielectric possessing
nanostructures, the presence of which results
in the change of one or several of its dielectric
properties.
11. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Materiales nanoestructurados por
nanoporos
Los poros están grabados en un substrato de aluminio
(amarillo oscuro).
12. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Almacenamiento electroquímico Electrostático
Los Ultracondensadores
los hypercondensadores
Energía almacenada E:
E = 1/2 C V 2
El largo camino desde los mf hasta los F.
desde V = 3V. … hasta V = 3.000 V.
E ultra 1.000.000 mayor que E convencionales.
E hyper superior al Billón de veces.
13. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Apostamos por el nuevo modelo de Generación
Distribuida Activa, basado en la integración a la
red de pequeños y medianos sistemas de
generación con la máxima aportación posible de
las energías renovables.
La Generación distribuida activa en su amplia
concepción de microrredes y conexiones a redes
débiles (extremos de red) aportando las
características de estabilización y regulación
necesarias para la obtención de la calidad de
suministro exigida.
14. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Interconexión de la generación distribuida activa
en microrredes, con el sistema centralizado
15. CENTRALES Y SUBESTACIONES 2009-2010
Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
Smartcity
17. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
El nuevo escenario energético se
conformará en base a las tecnologías de
almacenamiento, integración, la Electrónica
de Potencia, sensorización, medición, TIC,
informática…..
18. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
El inicio de una nueva
era tecnológica.
Homínidos Astrolipitecus robustus Edad de piedra Edad del cobre-bronce
20. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
El Proyecto SINTER, es un eslabón más de los proyectos que
estamos realizando desde “el siglo pasado”:
•Proyectos de sistemas de electrónica de potencia para
integración de renovables a velocidad variable
•Proyectos ALTENER de Integración eólica-hídrica
•Proyectos PRIER de Integración de sistemas energéticos con
E.Renovables
•Proyectos PROFIT de integración renovables Hidrógeno.
•Proyecto DENISE de redes inteligentes apoyadas con
microrredes de integración de corriente continua.
•Proyecto SMARTCITY de implementación de microrredes en
ámbito urbano.
21. Proyecto SINTER-Nuevas tecnologías en redes inteligentes
La realización del PROYECTO SINTER y su
culminación con pleno éxito, no persigue el
cumplimiento de los objetivo con la demostración
de los resultados previstos, si no que debe ser el
punto de partida para emprender las actividades
industriales de tecnología punta, encaminadas a
proporcionar en el escenario energético, el máximo
nivel competitivo de nuestras industrias en el
mercado nacional e internacional.
Mariano Sanz
23. Antecedentes
Objetivos fundamentales de la política energética europea y española:
•Máxima autosuficiencia energética
•Ahorro y el uso racional de la energía
•Diversificación de las fuentes de generación
Incorporación de nuevas y variadas fuentes de energía renovable
•Ubicadas en función del aprovechamiento del propio recurso y no de las
necesidades del consumo.
•Aleatoriedad.
•Limitadas por las redes de transporte y distribución.
•Necesario: comportamiento dinámico frente a contingencias de red similar a los
sistemas tradicionales
24. Antecedentes
Existen multitud de puntos en los que el suministro de energía eléctrica no
cumple con las garantías de calidad y seguridad adecuadas.
redes débiles y redes saturadas
•Caídas de tensión
•Fluctuaciones de tensión y frecuencia
•Elevado contenido de armónicos.
Limitan el adecuado desarrollo industrial, agrario y turístico de las
zonas afectadas.
25. Antecedentes
Triple necesidad:
• Adaptar las redes de transporte y distribución
• Mejorar la explotación de los recursos energéticos
• Mejorar la integración de los sistemas de generación renovable en la
red eléctrica.
Líneas de Trabajo:
• Integración de diversos sistemas de generación de energía junto con
sistemas de almacenamiento.
• Conexión a la red de equipos para mejorar la calidad de la energía.
26. Objetivo principal: demostrar la utilidad de la integración de las ER con los
sistemas de almacenamiento para la estabilización de extremos de redes
débiles o saturadas.
Demostrar la la utilidad de la integración de las ER con los sistemas de
almacenamiento para redes aisladas
Son sistemas integrados (generación+almacenamiento), tienen como misión
fundamental asegurar la calidad y la seguridad de suministro eléctrico a
aquellos consumidores o conjunto de consumidores conectados a estas redes
eléctricas.
Con posibilidad de funcionar en forma aislada para alimentar un pequeño
grupo de consumidores, una zona industrial o un área rural.
27. Aportar la energía activa y reactiva que requiera la red a la que se conectan,
mejorando la estabilidad de la misma evitando desconexiones intempestivas,
así como otros problemas derivados de las fluctuaciones de tensión e incluso
compensando los armónicos que puedan producirse por parte de los usuarios
de la red.
28. Otros Objetivos tecnológicos:
•Aplanamiento de la curva de demanda
•Permitir el desarrollo de la GD: pequeña y media potencia
•Incrementar la capacidad de transporte de la líneas eléctricas sin necesidad de
nuevas líneas y/o su repotenciación
29. Tecnologías involucradas:
•Generación
•Eólica
•Fotovoltaica
•Hidráulica velocidad variable
•Almacenamiento:
•Supercondensadores
•Baterías
•Hidrógeno
•Bombeo hidráulico a velocidad variable
•Electrónica de Potencia
•Integración en cc.
•Sistema de control y comunicación inteligente
30. Integración de E.R. y Almacenamiento
•Necesario para hacer frente a la variabilidad tanto de los recursos como de las cargas
•Permiten, en cierta medida, independizar la generación del consumo mejorando la
calidad de la energía entregada
Escalas temporales:
•Horas, días e incluso semanas o meses: mediante baterías, hidrógeno o almacenamiento
hidráulico.
•Milésimas de segundo hasta los minutos, para hacer frente a variaciones bruscas de la
generación o consumo que pueden afectar a la estabilidad del sistema:condensadores,
supercondensadores o volantes de inercia.
31. Equipos electrónicos para mejorar la calidad de la energía (FDG y FAP)
FACTS
• STATCOM (STATic Synchronous COMpensator) es el más ampliamente utilizado por
ser el de mejores prestaciones.
• D-STATCOM (Distribution-STATCOM): controlar los flujos de potencia, se pueden
utilizar para compensar desequilibrios, huecos de tensión y armónicos donde se les da
el nombre de “Flexible Distributed Generation” (FDG), siendo muy útiles en sistemas
aislados.
FAP para mejorar el contenido armónico de la corriente y/o de la tensión, compensar
desequilibrios y huecos de tensión.
Sistemas de generación a velocidad variable con barras de corriente continua intermedia
con almacenamiento energético. Pueden asumir parte o todas las funciones de los
FAP y los D-STATCOM, tanto compensando armónicos como inyectando energía
reactiva.
32. Micorred
Formada por un conjunto de generadores, cargas y sistemas de almacenamiento de
pequeña potencia, tanto eléctricos como térmicos, con capacidad para funcionar
conectada a red o aislada
La interconexión entre ambas debe permitir el flujo bidireccional de energía,
CONEXIÓN SÍNCRONA
•Simplicidad de diseño inicial debido a que es la solución tradicionalmente desarrollada
•Inconvenientes: reparto de cargas entre generadores, tanto de potencia activa como de
reactiva, dificultad para mantener la tensión y frecuencia cuando la red funcione en modo
aislado, dificultad de resincronización cuando se pueda restablecer la conexión a la red
principal.
CONEXIÓN ASÍNCRONA (CORRIENTE CONTINUA)
33. CONEXIÓN ASÍNCRONA (CORRIENTE CONTINUA)
•Simplicidad de control RED Eléctrica
•Estabilidad de la microrred
•Disminución de equipos
•Almacenamiento en cc CC/CA
Bus de CC
•Conexión a red
•Resincronización CC/ CC/ CC/ CC/ CC/ CC/ CC/
CA CA CC CC CA CA CA
•Control de P y Q
FV Almacen
G …….. G a M M Cargas
•Funcionamiento INTEGRADO miento
AC
Generadores-Almacenamiento Cargas
MICRORRED
34. CT Endesa
Walqa
5 Estabilizadores Valdabra
Tarazona
• 6 Demostradores Soria
1 Laboratorio de ensayos móvil
Análisis de Viabilidad
• 2 Actividades
transversales
Control, supervisión y monitorización
35. Actividades Transversales
•Análisis de viabilidad económica a nivel mundial de los Estabilizadores
de red CIEMAT
Estado del arte y viabilidad económica a nivel mundial de los Sistemas
Estabilizadores de Red, con integración de elementos de generación y
almacenamiento de hasta un total de 5 MW.
37. Demostrador 1: CT en red rural de ENDESA.
Objetivos: •Estabilizar el nivel de tensión de la red eléctrica mediante
compensación de reactiva instantánea.
•Compensación de desequilibrios.
•Compensar cargas distorsionantes.
Participantes:
38. Demostrador 1: CT en red rural de EDENDESA.
DC/AC
BT
III+N
DCS+
AIRE
41. Tensión de red
300
200 Compensación de Cargas
Distorsionantes
100
0
-100
-200
-300
0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
Intensidad en la carga
300
200
100
0
-100
-200
-300
0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
300
Intensidad en el transformador
200
100
0
-100
-200
-300
0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
42. Tensión de red
300
Compensación de Cargas
200
100
Distorsionantes
0
-100
-200
-300
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
150
Intensidad en la carga
100
50
0
-50
-100
-150
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
150
Intensidad en el transformador
100
50
0
-50
-100
-150
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
43. Demostrador 2: WALQA
Fundación para el Desarrollo de nuevas Tecnología del Hidrógeno en
Aragón
Estabilizador, para mejora de las condiciones de red de la Fundación,
integrado en proyecto ITHER
Actualmente: Se añade:
•Eólica •Almacenamiento con H2
•Fotovoltaica •Supercondensadores
•Baterías
Participantes:
44. ELECTROLIZADOR SEGUIDOR SOLAR
BATERÍAS
SUPER-
CONDENSADORES
DCS+
DC/DC DC/DC DC/DC DC/DC AIRE
Bus DC
DC/AC
45. Demostrador 3: VALDABRA (Huesca)
Instalación de Bombeo del Ayuntamiento de Huesca
Estabilizador, para mejora de la calidad de red de la instalación de bombeo actual,
bombeo con apoyo eólico, conectado a red o aislado, bombeo reversible a
velocidad variable.
Actualmente: Se añade:
•Eólica
Tres bombas hidráulicas
•Bombeo reversible
•Supercondensadores
•H2
Participantes:
C.H.E
46. Demostrador 3: VALDABRA (Huesca)
Instalación de Bombeo del Ayuntamiento de Huesca
47. Demostrador 3: VALDABRA (Huesca)
Instalación de Bombeo del Ayuntamiento de Huesca
48. Demostrador 3: VALDABRA (Huesca)
Instalación de Bombeo del Ayuntamiento de Huesca
49. TURBINA Demostrador 3: VALDABRA (Huesca)
BOMBA
EÓLICA
REVERSIBLE
SUPER- ELECTROLIZADOR
CONDENSADORES
DC/DC
AC/DC AC/DC DC/DC
Bus DC
DC/AC
DCS+
AIRE
ESTACIÓN DE BOMBEO
50. Demostrador 4: ADES (Tarazona)
Estabilizador, para mejora de la calidad de red de la planta y centro de enseñanza
de la empresa ADES.
Comparación de la integración en D.C- A.C
Actualmente: Se añade:
•Eólica
Alimentación a la planta
•Fotovoltaica
y al centro de enseñanza
•Supercondensadores
Participantes:
51. TURBINA Demostrador 4: ADES (Tarazona)
EÓLICA SEGUIDOR SOLAR
CASA SOLAR
SUPER-
CONDENSADORES
AC/DC DC/DC DC/DC DC/DC
DCS+ Bus DC
AIRE
DC/AC
52. TURBINA
EÓLICA SEGUIDOR SOLAR
CASA SOLAR
SUPER-
CONDENSADORES
AC/DC
DC/AC DC/AC
DC/AC
DCS+
AIRE
53. Demostrador 5: CEDER (Soria)
Estabilizador, para mejora de la calidad de red de las instalaciones del CEDER en
Soria.
Actualmente: Se añade:
•Eólica
Alimentación a las
instalaciones •Resistencias de
disipación
Participantes:
54. AC/DC DC/AC
Bus DC
TURBINA
EÓLICA DC/DC
DCS+
AIRE ELEMENTOS
RESISTIVOS
55. Demostrador 6: Laboratorio Móvil
Aparecen nuevas versiones o procedimientos dentro de los “grid codes”
(en España Separata del borrador del P.O. 12.2.)
EXIGENCIA Soportar, sin desconexión, sobretensiones de al menos:
o1,15 pu durante un segundo
o1,20 pu durante 50 milisegundos
Banco de pruebas capaz de reproducir de forma controlada las faltas y
perturbaciones de red según los nuevos requisitos
Participantes:
56. o Todo el equipo tiene que ir montado
en un laboratorio móvil que se pueda
desplazar a los Estabilizadores objeto
de ensayo.
o Circe cuenta con la experiencia
necesaria por haber diseñado y
montado el laboratorio MEGHA, de
similares características, para ensayar
la respuesta de los aerogeneradores
ante huecos de tensión.
57. o La solución óptima es
montar el laboratorio en
un remolque debido a las
facilidades que ofrece
para su desplazamiento
58. o El espacio interior
del laboratorio móvil
es similar a una
subestación eléctrica
62. El consorcio formado por
Fundación CIRCE
Fundación del hidrógeno de Aragón (FHa)
Instrumentación y Componentes, S.A. (INYCOM)
Aplicaciones de Energías Sustitutivas, S.L. (ADES)
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas,
Centro de desarrollo de Energías Renovables CIEMAT-CEDER
Centro Nacional de Experimentación de Tecnologías del Hidrogeno y Pilas de
Combustible (CNETHPC)
presenta el proyecto SINTER (Sistemas Inteligentes de Estabilización de red),
cuyo objeto principal es la integración de energías renovables (eólica,
fotovoltaica e hidráulica), incluyendo almacenamiento (hidrógeno,
supercondensadores, baterías, bombeo hidráulico, etc.), con funciones de
estabilización de red.
63. COLABORADORES:
DIPUTACIÓN GENERAL DE ARAGÓN
CONFEDERACIÓN HIDROGRÁFICA DEL EBRO
AYUNTAMIENTO DE HUESCA
ENDESA
64. El proyecto que se presenta tiene como finalidad generar un consorcio
de entidades capaz de diseñar, construir, instalar, poner en marcha,
mantener y dar servicio posventa, así como llevar la gestión comercial
de SISTEMAS INTELIGENTES ESTABILIZADORES DE RED (SINTER).
La duración de la actividad será desde 22 de Abril del 2009 hasta 31 de
Diciembre del 2011 (financiado, en el marco del Plan E, por
el Ministerio de Ciencia e Innovación hasta Abril de 2010).
El importe del proyecto asciende a 4,3 millones de euros, de los que el
67% (2,89 M €) ha sido aportado por el Ministerio de Ciencia e
Innovación a través del Plan E.
65. Los Objetivos Industriales del proyecto son:
Desarrollar una línea de productos de elevado nivel tecnológico basados
principalmente en, sistemas de generación de ER, sistemas de electrónica de potencia
y TIC.
Conformar un grupo de empresas especializado en el diseño, producción,
instalación, venta y puesta en marcha de los mencionados productos.
Integración de un sistema de electrólisis de alta presión, de tecnología nacional,
en los sistemas estabilizadores de red e integrados con energía eólica.
Transferencia de tecnología de los Centros de Investigación hacia las PYMES
regionales y nacionales.
Promoción de la generación Distribuida, lo que implica desarrollo de sistemas de
generación y almacenamiento de potencias medias.
66. Los Objetivos Medioambientales del proyecto son:
Incrementar la penetración de las energías renovables en el mercado
eléctrico, con la consiguiente reducción del impacto negativo asociado a las
fuentes tradicionales.
Reducción de la necesidad de nuevas líneas eléctricas de gran
capacidad de transporte y de incrementar los grandes sistemas de
generación, debido al desarrollo de la Generación Distribuida.
67. Los Objetivos Socioeconómicos del proyecto son:
Generar más de 20 puestos de trabajos directos de alta especialización,
capaces a su vez de dar lugar a un número mayor de puestos de trabajo
inducidos.
Incrementar las posibilidades de expansión industrial, agrícola y
turística en zonas rurales.
Mejorar la calidad de vida de clientes finales de la energía eléctrica en
comunidades rurales.
Reducción de la emigración de zonas rurales a zonas densamente
pobladas.
68. El Plan Energético de Aragón 2005-2012 se vertebra en cuatro estrategias
fundamentales:
-- El incremento del parque de generación eléctrica.
-- El desarrollo de las infraestructuras energéticas.
-- La promoción de las energías renovables.
-- El ahorro y uso eficiente de la energía.
69. Desde SINTER se incide en el Plan Energético de Aragón y va muy alineado
con las estrategias y actuaciones de dicho Plan.
Además, ayuda a posicionar a Aragón como un referente en este tipo de
tecnologías, que todas las empresas que participamos en SINTER,
consideramos estratégicas.
Solo tenemos que pensar en la cantidad de personas y pequeñas
comunidades de personas, que viven en demarcaciones geográficas, donde el
suministro eléctrico o no existe o es de bajísima calidad.
Miremos fuera de nuestras fronteras y encontraremos países mucho mas
necesitados que el nuestro de este tipo de soluciones.
Por tanto, con SINTER se abre un abanico muy grande de posibilidades a corto
y medio plazo, tanto dentro como fuera de nuestras fronteras.