05 | 02 | 2010 LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

JORNADAS SOBRE REDES ELÉCTRICAS INTELIGENTES, ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE E INTEGRACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES

Juan M. Buil Sanz Proyectos Hidráulicos Endesa Generación

1

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

íNDICE

– Concepto generación hidroeléctrica – Tipos de centrales de producción de energía eléctrica – Necesidades de regulación de la red – Sistema actual de generación en Canarias – Evolución de la generación en Canarias – Sistemas de bombeo combinados con renovables – Centrales de bombeo reversibles en Canarias

2

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CONCEPTO DE ENERGÍA

ENERGÍA Volumen Agua V

H = Desnivel

Energía =

V.H.g

kWh

3.600

Volumen Agua V

EJEMPLO: V = 3.600 m3 H = 1.000 m E = 3.600 x 1.000 x 9,81 / 3.600 = 9.810 kWh 3

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CONCEPTO DE POTENCIA

POTENCIA

Q = Caudal H = Desnivel P = Q. H. g

kW

P = Potencia

Turbina

EJEMPLO: Q = 1 m3/seg H = 1.000 m E = 1 x 1.000 x 9,81 = 9.810 kW

4

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CONCEPTO DE POTENCIA x TIEMPO

POTENCIA x TIEMPO = ENERGÍA Utilización de los 3.600 m3 en una hora Caudal = 3.600 m3 / 3.600 seg. = 1 m3/seg. 1 m3/seg. desnivel 1.000 m = 9.810 kW 9.810 kW x 1 hora = 9.810 kWh 3.600 m3 desnivel 1.000 m = 9.810 kWh 5

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

ALTERNATIVAS DE REPARTO ENERGÉTICO

1h

P

9810 kW

9810 kWh

T 2h

Potencia

Energía PxT

P

9810 kWh

2

4905 kW

2T

Tiempo

5h

P 5

9810 kWh 5T

6

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

LA ENERGÍA HIDRÁULICA

• APROVECHA LA ENERGÍA POTENCIAL DEL AGUA • ES LA MAYOR Y MÁS EFICIENTE DE LAS RENOVABLES • NO PRODUCE NINGUN TIPO DE EMISIONES CONTAMINANTES • REGULA EL SISTEMA ELÉCTRICO • PERMITE ALMACENAR ENERGÍA • SUS EMBALSES PERMITEN OTROS USOS

7

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

TIPOS DE CENTRALES

– Hidráulicas • • •

Fluyentes Con regulación Bombeos

8

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

ESQUEMA SALTO FLUYENTE

9

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

ESQUEMA SALTO CON REGULACIÓN

10

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

ESQUEMA BOMBEO REVERSIBLE

RENDIMIENTOS ENTRE 73% y 78% 11

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

NECESIDADES DE REGULACIÓN DE LA RED

– – – – – – – – – –

La energía se produce y se consume al mismo tiempo Los elementos productores inyectan energía a la red Los elementos consumidores absorben energía de la red Debe haber equilibrio entre producción y consumo en cada instante Los elementos productores están al servicio de los consumidores, son ellos quien deben asumir el equilibrio. Sólo los elementos de producción flexibles pueden participar en esta regulación. Las nucleares, las térmicas, los aerogeneradores, y la solar son rígidas. Los ciclos combinados pueden modular con su turbina de gas pero perdiendo eficiencia. Las turbinas de gas y los grupos diesel modulan bien pero tienen poco rendimiento Las centrales hidráulicas regulan muy bien con alto rendimiento y bajo coste. 12

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

13

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

14

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CURVA DIARIA EN ISLAS

15

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería PARÁMETROS MEDIOAMBIENTALES DE DISTINTAS OPCIONES DE GENERACIÓN

16

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

EVOLUCIÓN DE LA GENERACIÓN EN CANARIAS

– Fuerte incremento de energías renovables de funcionamiento rígido – Retirada paulatina de térmicas convencionales – Implantación de ciclos combinados, grupos diesel y turbinas de gas – Construcción de nuevas centrales de bombeo reversibles.

17

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

18

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CENTRAL DE BOMBEO - REVERSIBLE DE KOPS II

150 MW Salto 808 m Caudal 21 m3/seg.

19

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

ESQUEMA GENERAL HIDROEÓLICO EL HIERRO

20

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

MODELO DISTRIBUIDOR ALTA PRESIÓN EL HIERRO

21

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

MODELO DISTRIBUIDOR ALTA PRESIÓN EL HIERRO

22

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CENTRALES DE BOMBEO REVERSIBLES EN CANARIAS

– SORIA – CHIRA 162 MW (Gran Canaria) – SORIA – CUEVA DE LAS NIÑAS 150 MW (Gran Canaria) – TENERIFE 180 MW – EL HIERRO 12,4 MW – EL QUEBRADON 30 MW (La Gomera) – LAS CANCELITAS 15 MW (La Palma)

23

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

PROYECTOS EN GRAN CANARIA CENTRAL SORIA-CHIRA Chira – Volumen de embalse 5,2 Hm3 Soria – Volumen de embalse 32,8 Hm3 Salto Bruto (903-580) = 323 m. Potencia nominal – 162 MW

24

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

SORIA-CHIRA

25

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

PROYECTOS EN GRAN CANARIA CENTRAL SORIA-CUEVA DE LAS NIÑAS C. de la Niñas – Volumen de embalse 5,0 Hm3 Soria – Volumen de embalse 32,8 Hm3 Salto Bruto (892-580) = 312 m. Potencia nominal – 150 MW

26

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

SORIA – CUEVA DE LAS NIÑAS

27

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

PROYECTOS EN LA PALMA CENTRAL DE BOMBEO DE ‘LAS CANCELITAS’(Barlovento) Depósito superior – 289.675 m3 Depósito inferior – 3 Hm3 Salto (1.099-714) = 385 m. Potencia máxima – 15 MW Potencia bombeo – 14 x 750 kW

28

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

PROYECTOS EN LA GOMERA

CENTRAL DE BOMBEO ‘EL QUEBRADÓN’ Embalse superior ‘Lomo Quebrado’ 0,35 Hm3 Embalse inferior ‘La encantadora’ 1 Hm3 Salto Bruto (1.034-330) = 704 m. Potencia de turbinado – 30 MW (3 x 10 MW) Potencia bombeo – 40 MW (20 x 2 MW) 29

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CAPACIDAD GENERACIÓN ELÉCTRICA

-

SEIE Canarias (Diciembre 2008)

POTENCIA INSTALADA (MWb.a.) TIPO

MW

VAPOR

713,2 (27,6%)

13

DIESEL

546,9 (21,2%)

58

CICLO COMBINADO

688,1 (26,6%)

GAS

606,0 (23,5%)

HIDR.

0,8

ELECTRÓG.

MULATO H 0,8 (1)

TOTAL

(0,0%)

28,5 (1,1%) 2.583,3

GUINCHOS D 83,4 (10) G 24,3 (1) ARONA Y 107,7 (11) GUÍA DE ISORA G 97,2 (3) Elect. 8,7 EL PALMAR D 22,9 (10)

Nº GRUPOS

LOS VALLITOS Elect. 7,3

CANDELARIA V 160,0 (4) D 36,0 (3) G 92,2 (3) 288,2 (10)

3 (2TG+1TV c/u) 19 1 3 emplazamientos PUNTA GRANDE D 151,6 (10) G 61,0 (2) 212,5 (12)

97

JINAMAR V 233,2 (5) D 84,0 (5) G 98,5 (3) 415,6 (13)

LAS SALINAS D 108,2 (9) G 78,4 (3) 186,6 (12) GRAN TARAJAL Elect. 12,5

LLANOS BLANCOS D 12,7 (9)

GRANADILLA V 160,0 (2) D 48,0 (2) G 79,5 (2) CC 226,1 (1) 513,6 (7)

BARRANCO V 160,0 (2) G 75,0 (2) CC 462,0 (2) 697,0 (6)

30

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

GENERACIÓN ELÉCTRICA

-

SEIE Canarias (Acumulado diciembre 2008)

PRODUCCIÓN BRUTA (GWh b.a.) TIPO

GWh

VAPOR

3.715,2 (40,5%)

DIESEL

2.220,2 (24,2%)

CICLO COMBINADO

2.661,3 (29,0%)

GAS

484,1 (5,3%)

HIDR.

0,0 (0,0%)

ELECTRÓG.

MULATO H 0,0

89,7 (1,0%)

TOTAL GUINCHOS D 268,8 G 4,5 273,3

EL PALMAR D 73,4

ARONA Y GUÍA DE ISORA G 61,2 Elect. 22,9

PUNTA GRANDE D 754,4 G 114,3 868,6

9.170,5 CANDELARIA V 852,1 D 0,0 G 65,3 917,4

LOS VALLITOS Elect. 20,8

JINAMAR V 988,7 D 302,0 G 29,8 1.320,4

LAS SALINAS D 479,3 G 143,7 623,0 GRAN TARAJAL Elect. 45,9

LLANOS BLANCOS D 43,0

GRANADILLA V 917,0 D 299,2 G 42,2 CC 1.271,0 2.529,4

BARRANCO V 957,5 G 23,2 CC 1.390,3 2.371,0

31

CENTRALES HIDRÁULICAS REVERSIBLES 25|10|06 Generación - SD.G. Ingeniería

CONCLUSIONES •

Central Hidráulicas en las Islas: Una Solución para el Sistema

•

1.- Alta capacidad de almacenamiento de energía con grupos generadores compuesto por máquinas robustas y fiables que necesitas pocos sistemas o equipos auxiliares para su operación.

•

2.- Adecuado complemento a la modulación de las puntas siendo realizado en las horas solares principalmente con la fotovoltaica y en las horas nocturnas con la hidráulica.

•

3.- Optimización de las energías renovables no gestionables (eólica+fotovoltaica), al permitir verter al sistema sus máximos recursos siendo empleados estos en el bombeo en caso de excedentes.

•

4.- Optimización de la térmica convencional al poder generar un número mayor de horas en sus valores de máximo rendimiento (tanto de consumo como medioambiental), siendo empleada su exceso de energía en el bombeo.

•

5.- Optimización de los costes de explotación del sistema , sin riesgo alguno ante transitorios, al suplir a las Turbinas de Gas convencionales en la generación de las horas punta.

•

6.- Mejora de la Calidad de Servicio al optimizar los planes de deslastre mientras funciona en forma bombeo al permitir su inmediata desconexión

•

7.- Alta capacidad de respuesta (en todas las formas de regulación), Acoplamiento desde parada en 3-5 minutos; subida a plena carga en 2-5 minutos y actuación inmediata ante cualquier transitorio o imprevisto provocado ya sea por los grupos de régimen especial u ordinario

32