Eficiencia energética en el ciclo integral del agua

Generación con microturbinas en redes de abastecimiento Ignacio Lozano Canal de Isabel II Gestión, S.A. 7 de marzo de 2014

sumario

1. Plan de Mejora y Eficiencia energética 2. Un primer paso: Instalación de dos microturbinas experimentales (Fase I) 3. Un segundo paso: cuatro nuevos emplazamientos (Fase II) 4. Perspectivas (Fase III)

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Plan de Mejora y Eficiencia energética: Modelo de eficiencia en ciclo integral del agua

Modelo de eficiencia en el ciclo integral del agua

Plan de Mejora y Eficiencia energética

• La mejora y eficiencia energética es una actuación muy relevante para Canal de Isabel II Gestión (en adelante Canal Gestión). • Por ello Canal Gestión elaboró un Plan de Mejora y Eficiencia energética estructurado en tres líneas de actuación: Plan Invierte (generación renovable), Plan Renove (reposición y renovación equipos) y Plan Revisa (optimización operación y gestión). • Dentro del Plan Invierte en 2010 se estudió la posibilidad de aprovechar energéticamente, mediante la instalación de turbinas, las sobrepresiones en la red de abastecimiento que se disipan mediante válvulas reductoras de presión. • Se apostó por probar, en las condiciones reales de la red de abastecimiento de Canal Gestión, dos prototipos de microturbinas compactas experimentales (mediante contrato suscrito en septiembre de 2011). 4

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Un primer paso: Instalación de dos microturbinas compactas experimentales (Fase I)

Instalación de dos microturbinas compactas experimentales

Un primer paso Canal Gestión ha sido pionero en apostar por una tecnología que hasta donde hemos indagado y estudiado no existía en el mercado: • Se eligieron dos emplazamientos para testar una tecnología ya probada en banco de pruebas:

• Rama izquierda del Nuevo depósito de Majadahonda (entrada a depósito). • Conducción de entrada a la E.T.A.P. de Gríñón (entrada a E.T.A.P.).

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Instalación de dos microturbinas compactas experimentales

Un primer paso ¿Qué es diferencial en esta tecnología? Son microturbinas compactas: no requieren del espacio de las microturbinas convencionales.

Los sistemas de abastecimiento no son estáticos y sus consignas son variables. Estas microturbinas se pueden utilizar en otros emplazamientos distintos al inicialmente contemplado (siempre que sus condiciones nominales sean cercanas). Gran sencillez de manipulación y montaje. Son capaces de trabajar con gran variación de presiones aguas arriba y aguas abajo. Es un generador asíncrono trifásico tipo inundable y capaz de soportar presiones exteriores elevadas. No existen aceites y otros elementos que perturben la alta calidad alimentaria del agua. Al ocupar poco espacio permite disponer de varias microturbinas en un mismo emplazamiento. Admite condiciones de trabajo muy severas. Son rentables (caso autoconsumo total o parcial).

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Instalación de dos microturbinas compactas experimentales

Un primer paso Principales datos técnicos del equipamiento eléctrico:

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Instalación de dos microturbinas compactas experimentales

Un primer paso Otros elementos hidráulicos necesarios: Para asegurar y garantizar la no perturbación del servicio de abastecimiento se disponen de elementos hidráulicos como válvulas mariposa, filtro, válvula multichorro reguladora de caudal, codos, apoyos, anclajes,… Estos elementos suponen una pequeña pérdida adicional de salto neto útil.

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Instalación de dos microturbinas compactas experimentales

Un primer paso Resultados y observaciones:

• El funcionamiento es muy satisfactoria y se cumplen los rendimientos ofertados (en el conjunto turbina + generador). • Ha sido muy importante la labor de diversas áreas de la empresa con el fin de conocer la explotación actual y futura en los emplazamientos de las microturbinas con carácter previo a su diseño. • Las consignas de explotación pueden variar sustancialmente de un año a otro, siempre en función de las consignas de abastecimiento. Hay que tenerlo en cuenta. • Se eligen emplazamientos con posibilidad de autoconsumo total de la energía producida. • La instalación de la microturbina no sólo supone un ahorro energético y económico sino que incluso puede mejorar las condiciones de explotación existentes. • Desde la entrada de funcionamiento de la primera microturbina (ubicada en el complejo de Canal Gestión en Majadahonda) en mayo de 2012 el comportamiento ha sido muy satisfactorio sin incidentes dignos de mencionar. • El personal involucrado ha mostrado su confianza en estos pequeños aprovechamientos. • Cabe la posibilidad de estudiar reducciones en la potencia contratada gracias al mayor autoconsumo en las instalaciones.

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Un segundo paso: Nuevos emplazamientos (Fase II)

Nuevos emplazamientos

Un segundo paso Canal Gestión ha contrastado el buen funcionamiento de las microturbinas instaladas en Majadahonda y Griñón. Por ello, ha decidido estudiar la viabilidad técnica y económica de 4 nuevos emplazamientos (Fase 2) actualmente en ejecución. 1,600 1,400

Histograma

Evolución caudales ene-10 a oct-12

120,00% 4443

4500

1,200

Caudal_Volumen

1,6

5000

1,4

100,00%

4000

1,2

3500

1,000

80,00%

Series1

0,600

Horas

3000

0,800

Caudal_Volumen

Frecuencia

1188

1072

211 14

113 202 57

354

452

5

0,2

32 0,00%

1 1277 2553 3829 5105 6381 7657 8933 10209 11485 12761 14037 15313 16589 17865 19141 20417 21693 22969

0

0 0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

120,00%

Caudales m/s^2

BBDD Producción máxima energía (datos cuartohorarios)

BBDD Demanda energía (datos cuartohorarios)

Maximización VAN VAN=f(kW)

Histograma 4.500

100,00%

4.250

90,00%

3.898

4.000

80,00%

3.500 3.124

70,00%

2.928

3.000

60,00% 2.500

Horas

Consignas Explotación

0,4

20,00% 357

355

216

92

449

387

0,6

1190 852

775

500

% acumulado

40,00%

1369

1332

1320

586

0,000

0,8

1725

1000

0,200

60,00%

2000 1500

0,400

1

2743 2340

2500

50,00%

2.024

Frecuencia

2.000 1.672

1.500

40,00%

% acumulado

1.347 30,00%

1.000

829

870

20,00% 517

500

292

277

10 62

10,00%

188 137

75 38 32 12

9

8

1

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150

2

0

0

2

2

1

1

0

0,00%

Clases KWh

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Nuevos emplazamientos

Un segundo paso Algunos datos: • 4 emplazamientos con importe de adjudicación de 2,1 mill.€ (incluyendo dos años de Operación y Mantenimiento).

• Caudal total turbinado de 2,5 m3/s • Potencia instalada de 0,58 MW (que sumados con la Fase I suponen una potencia total de 0,78 MW). • Se estima que la puesta en funcionamiento de los distintos emplazamientos se realizará entre los meses de abril y junio de 2014. • La producción de energía se destinará a autoconsumo en su totalidad. • El número de horas de funcionamiento varía según cada emplazamiento pero en términos generales son elevadas.

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Próximos pasos: Nuevas oportunidades

Nuevas Oportunidades

Próximos pasos Nos encontramos con distintos frentes de actuación: Seguir localizando y estudiando más emplazamientos con autoconsumo total en: • En la red de abastecimiento de agua potable (válvulas reductoras y excesos de presión). Estudiar emplazamientos con autoconsumo parcial , lo cual requiere un volcado parcial de energía y a su vez trámites con las compañías eléctricas. Cuando se incentive la generación microhidráulica el número de posibles emplazamientos aumentará considerablemente. No sólo nos permite la producción de energía sino que además con potencias muy pequeñas permite suministrar energía a instalaciones de telecontrol.

Cuando dispongamos de datos por un período mínimo de un año podremos considerar disminuir la potencia contratada en las instalaciones (ahorro económico). Necesidad de redes eléctricas para evacuación de energía producida.

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