cenace evaluaciÓn energÉtica
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Evaluación del consume energético para las distintas zonas del país. Evaluación de la generación de energía eléctrica mensualTRANSCRIPT
Universidad de Colima
FIME
Materia:
Plantas Generadoras
Profesor:
Arturo Iván Jardines González
Proyecto:
Comparación de Costos de Generación Entre las Principales Hidroeléctricas del País
Alumno:
Jairo Said González Barahona
Coquimatlán, Colima a 03 de Junio del 2015
Introducción
La tecnología hidroeléctrica requiere la instalación de equipos electromecánicos
(una turbina, un generador eléctrico y transformadores). Estas instalaciones deben
estar debajo del fondo de la base de la cortina de la presa, con la finalidad de
aprovechar la energía potencial del agua. El agua es conducida hasta el rodete de la
turbina hidráulica y su fuerza hace girar las aspas, transformando la energía potencial
del agua en energía cinética, la que posteriormente se transforma en energía mecánica.
Un generador transforma esa energía mecánica en eléctrica. La energía
generada es transportada a través de líneas de transmisión que se enlazan con los
centros de distribución.
El aprovechamiento de la energía hidráulica con fines eléctricos implica el control
artificial de ríos y cuencas fluviales. Para ello se requiere inundar grandes superficies de
terreno para crear un embalse y construir un dique que pueda contener grandes
volúmenes de agua. Una vez contenida el agua, una central hidroeléctrica regula su
utilización en función de la demanda de electricidad que va a satisfacer. La construcción
e inundación de diques genera grandes impactos sociales y ambientales, razón por la
cual no son una alternativa viable para dejar de depender de los combustibles fósiles.
Investigadores, organismos internacionales y opositores a las grandes
hidroeléctricas coinciden en la gravedad de los impactos que provoca esta tecnología
utilizada para aprovechar la energía hidráulica a gran escala.
Tanto en las fases de construcción como de explotación se generan diferentes
impactos entre ellos: el desplazamiento de grandes poblaciones, la pérdida de tierras
agrícolas, la inundación de tierras bajas, la reducción de la biodiversidad y la alteración
de las reservas pesqueras.
Estas consecuencias se generan tanto río arriba como río abajo (deficiencia de
oxígeno, acumulación de sedimentos).
A pesar de no quemar combustibles fósiles, las grandes hidroeléctricas
contribuyen al cambio climático: diversos estudios revelan que los embalses de las
grandes hidroeléctricas que existen en el mundo emiten al menos 4 por ciento del total
de gases de efecto invernadero, debido principalmente a la emisión de metano (CH4)
generado por la materia orgánica en descomposición sumergida en las grandes
reservas de agua, aunque aún falta cuantificar la emisión de otros gases (CO2, NOx)
que también se liberan durante la cadena de producción de hidroelectricidad [2].
Ventajas de una central hidroeléctrica
No requiere combustible.
No contamina ni el aire ni el agua.
Los costos de mantenimiento y de explotación son bajos.
Las obras de ingeniería para aprovechar la energía tienen una duración
muy larga.
Se tiene flexibilidad de operación.
Tiene bajo mantenimiento.
Da beneficios adicionales a la comunidad.
Desventajas de una central hidroeléctrica
Los costos por kW instalado son muy altos.
Como las plantas están lejos de los centros de consumo las inversiones
crecen adicional a la central hidroeléctrica.
La construcción lleva más tiempo que una central termoeléctrica.
La disponibilidad fluctúa durante las diferentes estaciones del año, año
con año.
Centrales Hidroeléctricas en México
El primer gran proyecto hidroeléctrico se inició en 1938 con la construcción de los
canales, caminos y carreteras de lo que después se convirtió en el Sistema
Hidroeléctrico Ixtapantongo, en el Estado de México, que posteriormente fue nombrado
Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán [3].
La Central Hidroeléctrica “El Cajón”, comenzó a ser construida en el año 2003 y
está ubicada en el Estado de Nayarit. Es uno de los proyectos más importantes en su
tipo, ya que fue diseñado con una capacidad de generación de 750 Megawatts (MW) a
través de una cortina de 186 metros de altura, (la más alta de su tipo en el mundo), y
una capacidad de 12 millones de metros cúbicos.
Durante su desarrollo se generaron aproximadamente seis mil empleos directos
y fue diseñado completamente por ingenieros mexicanos. En el 2004 recibió el premio
“Deal of the Year” por la publicación Project Finance por la estructura financiera de esta
obra, reconociendo la importancia de la operación financiera que permitió tener crédito
por aproximadamente 800 millones de dólares. Fue el mayor financiamiento concedido
al sector eléctrico en México con el fin de construir la única hidroeléctrica de México
desde 1994.
El Proyecto Hidroeléctrico “La Yesca” inició en el año 2008 con una inversión de
767 millones de dólares y generó alrededor de 10 mil empleos, directos e indirectos,
durante los cuatro años que duró su construcción. Se ubica en el estado de Nayarit,
sobre el río Santiago, justo donde este estado limita con el de Jalisco, incorporando 750
megavatios al sistema eléctrico nacional. La Yesca tendrá 220 metros de altura y una
cuenca con capacidad para 2,390 millones de metros cúbicos, el equivalente al agua
que consume la Ciudad de México durante dos años.
La Presa Hidroeléctrica “Aguamilpa” en Nayarit fue concluida en 1993 y está
conformada por una cortina de concreto de 187 metros de altura, la más alta de su tipo
en América Latina y el agua de su embalse tiene un volumen de 6,950 millones de
metros cúbicos a lo largo de 50 kilómetros sobre el río Santiago y el río Huaynamota;
creando una fuerza hidráulica de 960 MW. La presa de Aguamilpa no sólo permite una
importante generación de energía eléctrica, sino que además regula las avenidas de los
ríos para evitar la inundación de los pueblos ubicados río abajo.
La Central Hidroeléctrica “Chicoasén” está ubicada sobre el río Grijalva en el
municipio de Chicoasén, Chiapas. Esta central cuenta con ocho unidades
turbogeneradoras de 300 MW cada una, para una capacidad instalada total de 2,400
MW. Estas unidades entraron en operación comercial en 1980. La energía generada es
transportada a través de diez líneas de transmisión a Veracruz y Chiapas.
La Central Hidroeléctrica “Infiernillo” se encuentra en el límite entre los estados
de Michoacán y Guerrero sobre el río Balsas. Esta obra concluyó su construcción en
1963 con una capacidad de almacenamiento de 9 millones de metros cúbicos de agua,
generando 960 MW. Su cortina tiene 149 metros de altura, 350 metros de longitud y fue
la primera presa construida con estas dimensiones en México. Debido a que esta
central hidroeléctrica se localiza en la zona de mayor riesgo sísmico del país,
continuamente se evalúa el comportamiento dinámico de sus estructuras.
La presa hidroeléctrica “Malpaso” se encuentra ubicada en el Noroeste del
estado de Chiapas, a 40 kilómetros del punto donde limitan los estados de Veracruz,
Oaxaca y Chiapas. Se construyó entre 1958 y 1966, la primera y más importante
hidroeléctrica construida para el desarrollo del sureste de México sobre el río Grijalva.
La Presa Temascal, más formalmente llamada como la Presa Miguel Alemán, es
una presa que está ubicada en el cauce del Río Tonto en San Miguel Soyaltepec,
Oaxaca, fue puesto en operaciones el 18 de junio de 1959. Cuenta con una central
hidroeléctrica que genera 354 Megawatts de energía eléctrica y su embalse alberga
aproximadamente 8,119 hectómetros cúbicos de agua.
La Presa Zimapán más formalmente llamada como la Fernando Hiriart, es una
presa ubicada en el cauce que une los ríos San Juan y Tula, entre los límites de los
municipios de Cadereyta y Zimapán de los estados de Querétaro e Hidalgo
respectivamente, y a partir de dicha presa el cauce toma el nombre de Río Moctezuma,
cuyo curso a partir de dicho punto es el límite físico de los dos estados mencionados.
Fue puesto en operaciones el 27 de septiembre de 1996. Cuenta con una central
hidroeléctrica capaz de generar 292 Megawatts de energía eléctrica y su embalse tiene
una capacidad aproximada a 1,360 hectómetros cúbicos de agua.
La potencia generada de una central Hidroeléctrica en México, varía durante el
año dependiendo del nivel de la presa. El máximo se presenta en Diciembre y el
mínimo en Mayo [1].
A continuación, se presentan algunas gráficas de las principales centrales
hidroeléctricas en México, en función de la capacidad de almacenamiento visto hasta
mediados del mes de mayo del año en curso. Estas estadísticas fueron obtenidas del
(CENACE) [6].
Fig. 1 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Aguamilpa, Nayarit (hasta 18/05/2015)
Fig. 2 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica El Cajón, Nayarit (hasta 18/05/2015)
Fig. 3 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica La Yesca, Nayarit (hasta 18/05/2015)
Fig. 4 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Angostura, Chiapas (hasta 18/05/2015)
Fig. 5 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Malpaso, Chiapas (hasta 18/05/2015)
Fig. 6 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Infiernillo, Michoacán (hasta 18/05/2015)
Fig. 7 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Temascal, Oaxaca (hasta 18/05/2015)
Fig. 8 Nivel de almacenamiento Central Hidroeléctrica Zimapán, Hidalgo (hasta 18/05/2015)
Estadísticas de costos de Producción (CENACE)
La CFE opera la red nacional de transmisión, compuesta por 43,452 km de
líneas de alto voltaje, 45,061 km de líneas de medio voltaje y 595,457 km de líneas de
distribución de bajo voltaje, a través de uno de sus departamentos, el Centro Nacional
de Control de la Energía (CENACE).
A raíz de los datos proporcionados por el CENACE para costos de producción, a
continuación se presentan los datos de costo de producción en el mes de abril del año
en curso, para las regiones donde se encuentran las principales centrales
hidroeléctricas. Estas regiones son:
Región (Nodo Occidental): Nayarit, Jalisco, Michoacán y Colima.
Región (Nodo Oriental): Hidalgo, Puebla, Tlaxcala, Veracruz.
Región (Nodo Suroeste): Guerrero, Oaxaca, Chiapas.
1. Nodo Tepic
0 5 10 15 200.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal p
ara
cada
hr d
uran
te to
do u
n m
es
($/M
Whr
)
Fig. 9 Costo Total de producción Nodo Tepic para c/hr durante todo el mes 01/04/15 – 30/04/15
31/03/15 05/04/15 10/04/15 15/04/15 20/04/15 25/04/15 30/04/150.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Diá del mes
Cost
o To
tal D
iario
($/M
Whr
)
Fig. 10 Costo Total de producción diario Nodo Tepic del mes 01/04/15 – 30/04/15
Para este nodo, el valor máximo de producción diaria se da para el día
11/04/2015 con un valor de 24072.05 $/MWhr. Mientras que la hora donde el costo de
producción es mayor (durante todo el mes a esa misma hora), es a las 21:00 hrs con un
valor de 26437.15 $/MWhr.
2. Nodo Sinaloa
0 5 10 15 200.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal p
ara
cada
hr d
uran
te to
do u
n m
es ($
/MW
hr)
Fig. 11 Costo Total de producción Nodo Sinaloa para c/hr durante todo el mes 01/04/15 – 30/04/15
31/03/15 05/04/15 10/04/15 15/04/15 20/04/15 25/04/15 30/04/150.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Diá del mes
Cost
o To
tal D
iario
($/M
Whr
)
Fig. 12 Costo Total de producción diario Nodo Sinaloa del mes 01/04/15 – 30/04/15
Para este nodo, el valor máximo de producción diaria se da también el día
11/04/2015 con un valor de 24386.18 $/MWhr. Mientras que la hora donde el costo de
producción es mayor (durante todo el mes a esa misma hora), es a las 23:00 hrs con un
valor de 26791.94 $/MWhr.
3. Nodo Occidental
0 5 10 15 200.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal p
ara
cada
hr d
uran
te to
do u
n m
es ($
/MW
hr)
Fig. 13 Costo Total de producción Nodo Occidental para c/hr durante todo el mes 01/04/15 – 30/04/15
31/03/15 05/04/15 10/04/15 15/04/15 20/04/15 25/04/15 30/04/150.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
Diá del mes
Cost
o To
tal D
iario
($/M
Whr
)
Fig. 14 Costo Total de producción diario Nodo Occidental del mes 01/04/15 – 30/04/15
Para este nodo, el valor máximo de producción diaria se da también el día
11/04/2015 con un valor de 23018.38 $/MWhr. Mientras que la hora donde el costo de
producción es mayor (durante todo el mes a esa misma hora), es a las 21:00 hrs con un
valor de 25922.67 $/MWhr.
4. Nodo Oriental
0 5 10 15 200.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal p
ara
cada
hr d
uran
te to
do u
n m
es
($/M
Whr
)
Fig. 15 Costo Total de producción Nodo Oriental para c/hr durante todo el mes 01/04/15 – 30/04/15
31/03/15 05/04/15 10/04/15 15/04/15 20/04/15 25/04/15 30/04/150.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
Diá del mes
Cost
o To
tal D
iario
($/M
Whr
)
Fig. 16 Costo Total de producción diario Nodo Oriental del mes 01/04/15 – 30/04/15
Para este nodo, el valor máximo de producción diaria se da también el día
11/04/2015 con un valor de 22534.17 $/MWhr. Mientras que la hora donde el costo de
producción es mayor (durante todo el mes a esa misma hora), es a las 21:00 hrs con un
valor de 25962.06 $/MWhr.
5. Nodo Suroeste
0 5 10 15 200.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal p
ara
cada
hr d
uran
te to
do u
n m
es
($/M
Whr
)
Fig. 17 Costo Total de producción Nodo Suroeste para c/hr durante todo el mes 01/04/15 – 30/04/15
31/03/15 05/04/15 10/04/15 15/04/15 20/04/15 25/04/15 30/04/150.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
Diá del mes
Cost
o To
tal D
iario
($/M
Whr
)
Fig. 18 Costo Total de producción diario Nodo Suroeste del mes 01/04/15 – 30/04/15
Para este nodo, el valor máximo de producción diaria se da también el día
12/04/2015 con un valor de 22744.87 $/MWhr. Mientras que la hora donde el costo de
producción es mayor (durante todo el mes a esa misma hora), es a las 21:00 hrs con un
valor de 25527.96$/MWhr.
Para poder realizar una comparación de cuál es el nodo que es menos redituable
en cuanto a costos de generación, se graficaron los valores de cada nodo respecto al
día y a la hora que es más caro generar.
La Figura 19 y Figura 20, presentan las comparaciones de costos para los cinco nodos que se estudian.
27/03/15 01/04/15 06/04/15 11/04/15 16/04/15 21/04/15 26/04/15 01/05/15 06/05/150
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Nodo Tepic Nodo Sinaloa Nodo OccidentalNodo Oriental Nodo Suroeste
Día del mesCost
o To
tal D
iari
o ($
/MW
hr)
Fig. 19 Costo Total de producción diario de los cinco nodos en el mes 01/04/15 – 30/04/15
0 5 10 15 20 250
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Nodo Tepic Nodo Sinaloa Nodo OccidentalNodo Oriental Nodo Suroeste
Hora del día (hrs)
Cost
o To
tal P
ara
Cada
hr D
uran
te to
do e
l mes
($
/MW
hr)
Fig. 20 Costo Total de producción para c/hr durante todo el mes en los cinco nodos 01/04/15 – 30/04/15
Conclusiones:
Respecto a los datos obtenidos de los costos de operación de las distintas
regiones, se puede observar que la región donde es más costosa la producción de
energía eléctrica, es para el nodo de Sinaloa. Aquí la producción de energía eléctrica es
mayor tanto en la razón horaria, como en la razón por hora del día. También cabe
mencionar que el costo de producción para las regiones donde se encuentran las
centrales hidroeléctricas más grandes del país, tienen un mismo patrón, es decir, tienen
la misma tendencia de costo.
Bibliografía:
[1]http://www.cre.gob.mx/documento/1921.pdf
[2]http://www.greenpeace.org/mexico/es/Campanas/Energia-y--cambio-climatico/Las-
causas/Energias-sucias/Las-grandes-hidroelectricas/
[3]http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/
CFE_y_la_electricidad_en_Mexico/Paginas/CFEylaelectricidadMexico.aspx
[4]http://www.explorandomexico.com.mx/about-mexico/6/247/
[5]http://www.cenace.gob.mx/paginas/publicas/MercadoOperacion/CostosTotales.aspx
[6]http://www.cenace.gob.mx/Paginas/Publicas/MercadoOperacion/
EvolucionHidraulica.aspx