Comparar tecnologías de generación: factor de carga
Lo comenté el otro día en un minipost: REW había publicado un artículo que me parecía de lectura obligada. Tanto, que me he puesto a traducirlo. Esta es la primera parte... espero poder continuar.
Cómo comparar alternativas de generación de energía
Entender unos pocos aspectos básicos ayudarán a realizar una comparación informada
A la gente le gusta comparar el coste de generación de electricidad de diversas fuentes renovables como eólica o solar, con los costes de generación de la electricidad proveniente del carbón, nuclear y gas natural. Comparar estos costes es como comparar peras con manzanas. La generación de energía es un negocio complejo y sin considerar el factor de carga, la potencia (kW) y la energía (kWh) y los costes variables y fijos, estas comparaciones no son válidas para evaluar las tecnologías de generación energética.
Factor de carga
Empecemos con el factor de carga, o el porcentaje de horas que una planta opera al máximo de potencia en un periodo de tiempo dado. Por lo tanto, si una planta nuclear de 1.000 MW tiene un factor de carga del 98%, es que está funcionando a 1.000 MW el 98 % de las horas del año.
Las plantas pueden clasificarse por el factor de carga. Las plantas de factor de carga base tienen un factor de carga típico que supera el 75%, pero habitualmente suele ser del 90 al 98%. Las plantas que entran en esta categoría pueden ser grandes (400 MW o mayores) centrales de combustibles fósiles (carbón, gas natural y –menos habitual- fuel) y plantas nucleares. En el lado de las fuentes renovables, las plantas geotérmicas y las de biomasa pueden entrar en esta categoría. No hay muchas centrales hidráulicas en los EE.UU. que entren en esta categoría salvo que el embalse sea grande o el caudal del río sea alto y el tiempo acompañe.
Las plantas de factor de carga intermedia suelen tener un factor de carga anual entre el 40 y el 60%. Las pequeñas plantas de carbón (100 a 300 MW) pueden operar con estos factores de carga. Sin embargo, la tecnología que operaría mejor con este factor de carga es el ciclo combinado con turbina de gas o CCTG, alimentado con gas natural con fuel oil/gasóleo como combustible secundario. La mayoría de las plantas hidráulicas en la parte oeste de los EE.UU. pueden operara como carga intermedia suponiendo que el tiempo acompañe, lo que significa que las cordilleras occidentales reciben una gran parte de la nieve de los meses de invierno. La energía eólica off-shore también podrá operar en esta categoría. La energía solar de concentración, la solar térmica pueden entrar en la parte baja de esta categoría (40%) al igual que la energía de las olas (30-45%)
La tercera categoría son las de centrales de pico. Las plantas de esta categoría suelen funcionar con factores de carga anuales muy bajos del 5 al 15%. Esto significa que este tipo de centrales funcionan a su potencia máxima entre un 5 y un 15 % de las horas del año. El tipo de planta más común de esta categoría es la Turbina de Gas (TG) o ciclo simple de turbina, alimentado por gas natural con fuel oil/gasóleo como combustible secundario. La siguiente tecnología más común podría ser el motor de combustión interna alimentado por gas natural. Las fuentes de energía renovables que entran dentro de esta categoría son la eólica terrestre, la solar fotovoltaica, la solar térmica de concentración y la energía de las mareas.
Para la eólica terrestre, el factor de carga es de entre el 20 y el 30%. La solar fotovoltaica del 20 al 25%. La solar de concentración, varía entre el 25 y el 40%, permitiéndola alternar entre instalación de pico e intermedia. El factor de carga de la tecnología de las mareas se estima en una media del 27%.
Ahora que cada fuente de energía está en su categoría de factor de carga adecuada, pensad en cada categoría según las necesidades del cliente. Entonces piensa en los tipos de tecnología de generación energética dentro de una categoría de factor de carga como varios productos que tienen que satisfacer completamente lo que se necesita. Esto significa que no tiene sentido comparar el coste de kWh de electricidad producido con eólica terrestre con el carbón porque cada una de esas dos tecnologías satisfacen dos tipos de necesidades diferentes; una es una tecnología de pico mientras que la otra es una tecnología de carga base.
¿Hay una forma de comparar tecnologías de dos categorías diferentes? Sí, pero una de ellas debería ser modificada para que sea operacionalmente equivalente a la otra. En otras palabras, modificar una tecnología para que ambas estén en la misma categoría de factor de carga. Para hacer esto entre la eólica terrestre con el carbón, sería necesario hacer funcionar a la planta de carbón como una unidad de puntas, recalcular todos sus costes y compararlos con los de la eólica terrestre. También podríamos modificar la planta de energía eólica terrestre para que operase en carga base. Sin embargo, antes de intentar estas comparaciones más complicadas, es necesario entender los conceptos de potencia y energía.
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Espero poder seguir con la traducción. Si te interesa seguir leyéndolo en inglés pincha aquí. Se admiten sugerencias y correcciones a la traducción.
La traducción continúa en el siguiente capítulo: Potencia frente a energía
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Maki -