1

“EFICIENCIA ENERGÉTICA EN REDES ELÉCTRICAS, DESDE LA PERSPECTIVA DE LAS EMPRESAS

DISTRIBUIDORAS”

O:\PRESENTACIONES\2007\Jornadas Eficiencia energetica-RESUMEN.ppt

JOAN I. FRAU VALENTÍDirector Planificación y Calidad de Red Baleares ENDESA Distribución

Barcelona, 29 de mayo de 2007

2

1. Pérdidas en redes eléctricas: España y las estadísticas

2. Propuestas para la OPTIMIZACIÓN de pérdidas técnicas

Diseño de redes

Grado de utilización de redes

Operación de redes

Gestión de la demanda y de la generación distribuida

3. Caso TRAFOS EFICIENTES: potencial y posicionamiento

ENDESA

4. Caso MODELO DE RED AT/MT Endesa: Eliminación de TRANSFORMACIONES intermedias. Horizonte 2025

5. Conclusiones

I N D I C E

3

Pérdidas en las Redes de Distribución

Sources: BHALLA, M.S, “Transmission and Distribution Losses (Power)”, 2000. Market overview; Energy, environment and sustainable development, 1999, Accenture, 2006 (*)

4

6,8

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Luxemburg

oHola

nda

Fin landiaAlem

an iaJa

pón

Singapu

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KoreaFranciaAustr

a liaCan

adaChin

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aEU -15

Reino U

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Estados

Un idoa Ita

liaGreciaIrla

nda

Españ

aMalasiaIsla

s Fiji

Portuga

lIndon

esiaRum

an íaHun

gríaMéjico

Europa 2006*

• Máxima = 12.8 % (Rumanía y Hungría)

• Mínima = 1.7 % (Luxemburgo)

• Δ ≅ 11 %

• ¿ Homogeneidad datos ?• Estructura de redes y de mercado• Eficiencia energética/Regulación

8,7 (B.S.)

9,2 (B.C)

(2005)

4

Posicionamiento de ESPAÑA: Objetivo de PÉRDIDAS en redes eléctricas

a) ¿En qué NIVEL de PÉRDIDAS se quiere situar ESPAÑA y con qué plazo? ¿”1ª velocidad” europea?

b) ¿Medidas técnico-económicas para el “OBJETIVO de pérdidas”?

(Atención: Δdemanda y autorizaciones administrativas T&D)

c) ¿Incentivación? ¿Eficacia de los mecanismos?

t

Nivel de pérdidas

x

xACTUAL

OBJETIVO

Refuerzo de INCENTIVOS

Mecanismos Regulatorios en la Gestión de Pérdidas

5

Cuestión base ante la EFICIENCIA ENERGÉTICA en REDES ELÉCTRICAS

I. ¿Es MÁS sostenible 1 kWh evitado por eficiencia

en redes ó 1 kWh renovable?

II. ¿Están previstos los mecanismos de INCENTIVACIÓN de la eficiencia energética en redes EQUITATIVOS respecto de la INCENTIVACIÓN de energías renovables?

6

Fuente: Newsletter n.1 proyecto UE SEEDT (Octubre 2006).

Pérdidas en EU-15

Pérdidas Red ≈ 7%

Desglose pérdidas: AT-MT-BT

7

Pérdidas en redes: Aspectos clave para su control (I)

8

Pérdidas en redes: Aspectos clave para su control (II)1) Diseño de la red 2) Grado de utilización de las redes

3) Operación de la red 4) Gestión de la demanda y de la generación distribuida

Ineficiente Eficiente

“SMART GRID”

ALMACÉN

+

Futured (2030)

9

Propuestas para la optimización de pérdidas técnicas

¿Potencialde ahorro?

10

3. Caso TRANSFORMADORES “EFICIENTES”:

Potencial de ahorro

y posicionamiento estratégico

11

Scope for Energy SavingsScope for Energy Savings

Source : SEEDT 2006 (EU project)

5º

12

Pérdidas en transformadores MT/BT en Europa (UE-25)

2% de la energía total generada (pérdidas totales ≈ 7%)

55 TWh de pérdidas anuales =>20 millones ton CO2Ahorro potencial con trafos eficientes ≈ 25 TWh/año (UE-15)Energía demandada en España en 2006 ≈ 253 TWh (10%)

8 centrales nucleares sólo para pérdidas fijas trafos

Pérdidas en transformadores de distribución

Fuentes: Proyectos UE Thermie (1999), Prophet (2004), Leonardo Energy(2005) y SEEDT (2006).

3 TWh de pérdidas anuales en trafos de distribuciónESPAÑA:1 TWh de AHORRO potencial con trafos eficientes

(0,4 % de demanda 2005 en España)

13

Evaluación de costes y eficiencia

• Inversión inicial • Pérdidas variables

• Pérdidas fijas

14

• Pérdidas fijas (vacío)• Pérdidas variables (en carga)• Estándar europeo HD 428 (aceite) A-A’…C-C’ (CENELEC)

Pérdidas en los transformadores de Distribución

Pot. nom. TIPO SECO TIPO SECO

kVA A (W) B (W) C (W) HD 538 A' (W) B' (W) C' (W) HD 538

50 1100 1350 875 N/A 190 145 125 N/A

100 1750 2150 1475 2000 320 260 210 440

160 2350 3100 2000 2700 460 375 300 610

250 3250 4200 2750 3500 650 530 425 820

400 4600 6000 3850 4900 930 750 610 1150

630 6500 8400 5400 7300 1300 1030 860 1500

1000 10500 2000 9500 10000 1700 1400 1100 2000

1600 17000 20000 14000 14000 2600 2200 1700 2800

2500 26500 32000 22000 21000 3800 3200 2500 4300

PÉRDIDAS ESTÁNDAR EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN - CENELEC

Pc (W) en carga Po (W) en vacío

Nota: Nueva norma EUROPEA en trámite: prEN 50464-1

A’ = 152% . C’

B’ = 123% . C’

B0 = 85% . C’

A0 = 70% . C’

15

Fijas 75%

Variables 25%

UE-15: Reparto de pérdidas en transformadores de Distribu-ción.

Fuente: SEEDT Newsletter n.2 (April 2007).

16Transformadores trifásicos sumergidos en aceite para distribución en baja tensión de 50 kVA a 2.500 kVA, 50 Hz, con tensión más elevada para el material de hasta 36 kV

Nuevo estándar en España

(inicio 2008):

A-B’

17

Niveles de Pérdidas en Transformadores de Distribución

Fuente: Proyecto UE-SEEDT (2007)

PaísPérdidas variables

Variables Cenelec HD428.1 Pérdidas fijas

Fijas Cenelec HD428.1

Dinamarca 4493 C + 17% 398 C' - 35%Alemania 4423 C + 15% 500 C' - 18%Suecia 3856 C 510 C' - 16%Noruega 4125 C + 7% 550 C' - 10%República Checa 4600 C + 19% 610 C'China 4600 C + 19% 610 C'Finlandia 4025 C + 5% 612 C'Eslovaquia 4600 C + 19% 630 C' + 3%Italia 3850 C 750 C' + 23%España (A-B’) (2008) 4600 C + 19% 750 C’ + 23%Rumanía 4600 C + 19% 930 C' + 52%Grecia 6000 C + 56% 930 C' + 52%Reino Unido 4600 C + 19% 930 C' + 52%Francia 4600 C + 19% 930 C' + 52%España (A-A’) (hasta 2007) 4600 C + 19% 930 C' + 52% Polonia 4718 C + 23% 946 C' + 56%

1ªvelocidad

AoBo

Co

prEN 50464-1

Do

Eo

18

D) Años 2007-2008: Prueba piloto con tecnología de MÁXIMA EFICIENCIA energética mundial (AMDT). Liderazgo tecnológico

Posicionamiento ENDESA en transformadores MT/BT

A) Reparto de pérdidas en UE-España: 75% PFIJAS25% PVAR.

B) Año 2003: C-C’ en 400 kVA (algunas zonas de ENDESA)

C) Año 2006-2008: Endesa en proyecto UE de trafos eficientes

E) Año > 2008: ¿Incentivos para trafos C-C’ o AMDT?

Fijas Variables

Amorfos (0,025 mm)

P (W/kg)

B (T)

Laser (0,23 mm)

HiB (0,23 mm)

HiB (0,30 mm)

CGO (0,30 mm)

material (grosor)

Pérdidas por tipo de material

19

Proyecto Europeo SEEDT (2006-2008)

20Tecnología de Núcleo Amorfo

• Isotropía magnética• Baja coercitividad

CGO (Europa)

AMDT

21

Espesor CGO = 10 x Espesor AMDT

Aleación fundida Control de

velocidad

Sistema de refrigeración (106 ºC/s)

Lámina (0,018 – 0,023 mm)

Núcleo bobinado

SÓLIDO con ESTRUCTURA

LÍQUIDA

Tecnología de Núcleo Amorfo: Fabricación

22

Núcleo CGO Núcleo amorfo

Temperatura del núcleo

23

– Estados Unidos – Japón (15%)

– China (25%)

– Taiwán– India (38%)

– Algeria– Filipinas

– ASIA (14%)

– Europa (0%)

Países con trafos de NUCLEO AMORFO

3 millones de transformadores amorfos en todo el mundo

sobre 83 millones de transformadores de

distribución

España: Prueba Piloto de ENDESA 2007-2008Posible colaboración: Gobierno Balear + IDAE

Fuente: Miyazaki, Nomura (Japón), Abril 2007

INNOVACIÓN en ESPAÑA

24

Tecnologías EFICIENTES en Transformadores de Distribución(Pérdidas Fijas)

AMDT o CGOen Europa ? ¡¡ Competencia!!

C' C'-15% C'-30%C0 B0 A0

400 610 520 430 219630 800 680 560 335

CGO (Europa)

Potencia (kVA)AMDT

Conclusiones:

1) A0 mejora en un 30% al MEJOR (C’) trafo estándar europeo actual

2) Los transformadores AMDT mejoran las pérdidas fijas en un :

* 70% (aprox) al MEJOR (C’) estándar europeo actual (HD 428.1)* 50% al MEJOR (Ao) estándar europeo futuro (prEN 50464-1)

¿

25

Incentivación de Energía renovable vs Energía eficiente (II)

“The attention of REGULATORS and politicians

should NOT focus only on RENEWABLES but more

generally on EFFICIENCY”.

The reduced diffusion of HIGH EFFICIENCY

DISTRIBUTION TRANSFORMERS is mainly related of

an unfair INCENTIVE MECHANISM that is TOO MUCH

UNBALANCED towards RENEWABLES”

CIRED 2007 Chairman: A. Ardito

21-24 May (Vienna) Special Rapporters: F. Pilo

26

GENERACIÓN DISTRIBUIDA ≠ EFICIENCIA ENERGÉTICAEjemplo: FOTOVOLTAICO

PGN= 2.850 kW

Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià)

< 0 Inyección de Generación en Barras SE

27

Pérdidas técnicas CON y SIN Generación Fotovoltaica- RESUMEN ANUAL -

Esquema básico de red AT-MT

S/E CALVIÁ

66 kV

15 kV

.

.

.

L/Capdellà

LFV = 5,6 km

~ FV 2,85 MW

LTOTAL = 8 km

CON FV (MWh)

SIN FV (MWh)

Pérdidas anuales (2006) 142 136

Red MT

4,5

Ahorro transform. AT/MT CON FV

(MWh)

Ahorro de PÉRDIDASdebidas al PARQUE FOTOVOLTAICO

= - 1,5 MWh/año

Conclusión: La Generación Distribuida NO SIEMPREimplica mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA para el sistema eléctrico GLOBAL => Gestión Óptima de la GD

¿”SMART GRIDS” + Almacenamiento?

28

INCENTIVO DE PÉRDIDAS (EFICAZ)

Opciones:

¿ Retribución de la Distribución ?

¿ E4 ? Plan de Acción 2008-2012 (Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España – MITyC)

¿CC.AA., UE,…)

“Action Plan for Energy Efficiency: Realising the POTENTIAL”(Commission of the European Communities- 19.10.2006)Priority Action 3. Making power generation and distribution MORE EFFICIENT

“The Commission will by 2008…. agree GUIDELINES on GOOD REGULATORY practices to REDUCE transmission and distribution losses”

29

4. Caso MODELO DE RED AT/MT Endesa:

Eliminación de transformaciones intermedias

30

Modelo de Red AT Endesa: Análisis de las concentraciones de demanda

31Modelo de Red AT Endesa: Nivel de referencia AT en transformaciónAT/MT

66 kV/MT132 KV/MT220 kV/MT

Distribución MT

32

Modelo de Red AT Cataluña

Aplicación modelo: Escenario 2025

Situación actual

Modelo

33

CONCLUSIONES

1. Elevado POTENCIAL de REDUCCIÓN de Pérdidas TÉCNICAS en España

2. ¿ Qué OBJETIVO DE PÉRDIDAS en redes eléctricas en España ? (Plazo, Incentivos, Mecanismos) (convergencia europea)

3. Posibilidad de NUEVOS MERCADOS en España:tecnologíaseficientes en redes: Ej: transformadores de núcleo amorfo (¿liderazgo de España en Europa, como en renovables?)

4. Tratamiento equitativo de INCENTIVOS entre energías renovables y reducción de pérdidas técnicas en las redes

5. Retribución de la Distribución como factor clave para reducir las pérdidas en redes (especialmente en España)

¿E4 - Planes de Acción de Eficiencia Energética 2008-2012?

(Plan de Acción UE – ¿2008? )

ENDESA= LÍDER en España y en Europa en tecnología de MAYOR EFICIENCIA ENERGÉTICA mundial en transformadores

¡¡(prueba piloto 2007-2008)!!

34

MUCHAS GRACIASpor su atención

EFICIENTE

35

DIAPOSITIVAS DE APOYO

36

Generación Distribuida NO EFICIENTE

(Ejemplos y referencias)

CIRED 2007 (Viena, 21-24 Mayo)Paper 116, “The Impact of Distributed Generation upon network losses”,

A. Beddoes et al. (Reino Unido)

Paper 273, “Eco-efficiency assessment of dispersed power generationin distribution energy networks”,

T. Smolka et al. (Alemania)

GSP: Grid Supply Point Escenarios 1, 2 y 3

37

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1980 1990 1995 1996 2000 2005 2010

% p

érdi

das

Austria

Bélgica

Alemania

Dinamarca

España

Finlandia

Francia

Grecia

Irlanda

Italia

Luxemburgo

Holanda

Portugal

Suecia

Reino Unido

EUR 15

Pérdidas en el sistema de transporte y distribución

Fuente: Market overview; Energy, environment and sustainable development, 1999

POR

IRLESP

RUGRE

FRAITADIN

EU-15

AUSSUE

BELALEFINHOL

LUX

38Coste capitalizado de un transformador

Datos económicos:• A: coste pérdidas fijas (€/W)• B: coste pérdidas variables (€/W)

Datos del transformador:• Ci: inversión inicial (€)• Po: pérdidas fijas (W)• Pk: pérdidas variables (W)

CC = Ci + A·Po + B·Pk

Fuente: UNE 21.428-1 (Junio 2006). Transf. Distrib. 3Ø en aceite.

39Tecnología de Núcleo Amorfo

Pérdidas por tipo de material

Amorfos (0,025 mm)

Laser (0,23 mm)

HiB (0,23 mm)HiB (0,30 mm)

CGO (0,30 mm)

B (T)

¿A0? (prEN 50464-1) = C’-30%

P (W/kg)

40

Incentivación de Energía renovable vs Energía eficiente (I)

Decreto 436/2004Rentabilidad?

Tarifa Media de Referencia 2006 (TMR): 7,6588 €/kWhBOE 1 enero 2006

(% de TMR)Resto

P < 100 Kw 460%P > 100 Kw 240%

(% de TMR)Primeros 5 años 5 a 15 años Resto

P < 5 MW 90% 90% 80%P > 5 MW 90% 85% 80%

300%

ENERGÍA EÓLICA

MERCADO REGULADO

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

MERCADO REGULADOCARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS

(% de TMR)

(% de TMR)

Primeros 25 años

575%

Primeros 25 años Resto

P < 100 Kw -- --P > 100 Kw Precio pool + 250% TMR + 10% TMRPrecio pool + 200% TMR + 10% TMR

P < 5 MWP > 5 MW

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

Precio pool + 40% TMR + 10% TMR

MERCADO LIBERALIZADO(% of ART)

Precio pool + 40% TMR + 10% TMR

CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS

MERCADO LIBERALIZADO(% de TMR)

(% de TMR)Resto

P < 100 Kw 460%P > 100 Kw 240%

(% de TMR)Primeros 5 años 5 a 15 años Resto

P < 5 MW 90% 90% 80%P > 5 MW 90% 85% 80%

300%

ENERGÍA EÓLICA

MERCADO REGULADO

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

MERCADO REGULADOCARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS

(% de TMR)

(% de TMR)

Primeros 25 años

575%

Primeros 25 años Resto

P < 100 Kw -- --P > 100 Kw Precio pool + 250% TMR + 10% TMRPrecio pool + 200% TMR + 10% TMR

P < 5 MWP > 5 MW

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA FOTOVOLTAICA

Precio pool + 40% TMR + 10% TMR

MERCADO LIBERALIZADO(% of ART)

Precio pool + 40% TMR + 10% TMR

CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS

MERCADO LIBERALIZADO(% de TMR)

¿Incentivo vía Tarifas?