Generador diésel

Los generadores diésel de reserva de emergencia, como los que se utilizan en hospitales y plantas de tratamiento de agua, se usan ampliamente en EE. UU. y, en el pasado reciente, en Gran Bretaña, como función secundaria, para apoyar las respectivas redes nacionales en ocasiones por diversas razones. En el Reino Unido, las licitaciones conocidas como Reserva Operativa a Corto Plazo han mostrado precios bastante variables y, desde 2012, el volumen de participación de la demanda, que implica principalmente el uso de diésel in situ, ha disminuido a medida que bajaban los precios de las licitaciones. En ocasiones, se han utilizado unos 0,5 GW de diésel para apoyar la Red Nacional , cuya carga máxima es de unos 60 GW. Se trata de grupos electrógenos con una potencia comprendida entre 200 kW y 2 MW. Esto suele ocurrir, por ejemplo, durante la pérdida repentina de una gran central convencional de 660 MW o un aumento repentino e inesperado de la demanda de energía que reduce la reserva giratoria disponible. ^{[ 1 ]}

Esto beneficia a ambas partes: los generadores diésel ya se adquirieron por otros motivos, pero para garantizar su fiabilidad es necesario someterlos a pruebas de carga completas. La conexión en paralelo a la red es una forma práctica de lograrlo. Este método de operación suele ser gestionado por un agregador externo que administra el funcionamiento de los generadores y la interacción con el operador del sistema.

En algunos casos, estos motores diésel pueden ponerse en marcha en paralelo en tan solo dos minutos, sin afectar a las instalaciones (no es necesario cerrar la oficina ni la fábrica). Esto es mucho más rápido que una central eléctrica de carga base, que puede tardar 12 horas en arrancar desde cero, y más rápido que una turbina de gas, que puede tardar varios minutos. Si bien el diésel es muy caro en términos de combustible, solo se utiliza unos cientos de horas al año en esta función, y su disponibilidad puede evitar la necesidad de una central de carga base que funcione de forma ineficiente a carga parcial de forma continua. El combustible diésel utilizado es el mismo que se habría utilizado en las pruebas de todos modos.

En Gran Bretaña, National Grid puede contar generalmente con una reducción de la demanda de los clientes de aproximadamente 2 GW mediante el uso de generadores diésel de reserva, que se gestionan de forma autónoma entre 10 y 40 horas al año en los momentos de máxima demanda nacional prevista. National Grid no controla estos generadores diésel; son operados por el cliente para evitar los cargos por uso del sistema de la red de transmisión (TNUoS), que se aplican únicamente al consumo de cada planta, durante las tres medias horas de máxima demanda nacional. Dado que no se sabe con antelación cuándo se producirán estas tres medias horas de máxima demanda nacional (los periodos de la "triada"), el cliente debe operar su generador diésel durante muchas más medias horas al año que solo tres.

Se estima que la capacidad total de generación de reserva fiable en Gran Bretaña ronda los 20 GW, casi en su totalidad impulsada por motores diésel. Esto equivale a casi el 29 % del pico de demanda del sistema británico, aunque solo una pequeña fracción se genera simultáneamente. La mayoría de las plantas se destinan a grandes edificios de oficinas, hospitales, supermercados y diversas instalaciones donde el suministro eléctrico continuo es fundamental, como los aeropuertos. Por lo tanto, la mayoría se encuentran en zonas urbanas, especialmente en centros urbanos y comerciales. Se estima que alrededor del 10 % de la planta supera 1 MW, aproximadamente el 50 % se sitúa entre 200 kW y 1 MW, y el 40 % restante es inferior a 200 kW. Si bien está en aumento, se cree que solo una pequeña proporción se utiliza regularmente para la reducción de picos de demanda, mientras que la gran mayoría se destina únicamente a la generación de reserva. La información de este párrafo proviene de la sección 6.9 del informe gubernamental: «Superando las barreras para la programación de la generación integrada para el soporte de las redes de distribución» ^{[ 3 ].}

En Gran Bretaña se está haciendo un uso cada vez mayor de bancos de generadores diésel (conocidos como "parques diésel") para equilibrar la producción fluctuante de fuentes de energía renovables, como los parques eólicos . ^{[ 4 ]}

En Francia funciona un sistema similar a la Reserva Operativa a Corto Plazo del Reino Unido, conocida como EJP. En momentos de sobrecarga de la red, se pueden movilizar tarifas especiales para poner en funcionamiento al menos 5 GW de grupos electrógenos diésel. En este caso, la función principal del grupo electrógeno diésel es suministrar energía a la red.

Durante el funcionamiento normal en sincronización con la red eléctrica, las centrales eléctricas se rigen por un control de velocidad con una caída del cinco por ciento . Esto significa que la velocidad a plena carga es del 100 % y la velocidad en vacío es del 105 %. Esto es necesario para el funcionamiento estable de la red sin oscilaciones ni desconexiones de las centrales eléctricas. Normalmente, los cambios de velocidad son mínimos. Los ajustes en la potencia de salida se realizan elevando gradualmente la curva de caída mediante el aumento de la presión del resorte en un regulador centrífugo . Generalmente, este es un requisito básico del sistema para todas las centrales eléctricas, ya que las centrales más antiguas y las más nuevas deben ser compatibles en respuesta a los cambios instantáneos de frecuencia sin depender de la comunicación externa. ^{[ 5 ]}

El consumo de combustible representa la mayor parte de los costos de propiedad y operación de las plantas diésel para aplicaciones de energía, mientras que el costo de capital es la principal preocupación para los generadores de respaldo. El consumo específico varía, pero una planta diésel moderna, con una carga cercana a la óptima del 65-70%, generará al menos 3 kWh por litro (aproximadamente un índice de eficiencia de combustible del 30% ). ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Los generadores deben proporcionar la potencia requerida de forma fiable y sin daños, lo cual se logra mediante la asignación de una o más clasificaciones por parte del fabricante a cada modelo de grupo electrógeno. Un generador de reserva puede funcionar solo unas pocas horas al año, mientras que el mismo modelo, utilizado como generador principal, debe funcionar de forma continua. En funcionamiento, el generador de reserva puede operar con una sobrecarga específica (por ejemplo, del 10 %) tolerable durante el breve tiempo de funcionamiento previsto. El mismo modelo de generador tendrá una clasificación superior para el servicio de reserva que para el servicio continuo. Los fabricantes asignan a cada grupo electrógeno una clasificación basada en definiciones acordadas internacionalmente.

Estas definiciones de clasificación estándar están diseñadas para permitir comparaciones válidas entre fabricantes, evitar que los fabricantes clasifiquen erróneamente sus máquinas y servir de guía a los diseñadores.

definiciones de clasificación de generadores

Clasificación de reserva basada en: Aplicable para el suministro de energía de emergencia durante la interrupción del suministro eléctrico normal. No dispone de capacidad de sobrecarga sostenida para esta clasificación (equivalente a Fuel Stop Power según ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514). Clasificación nominal.

Aplicación típica: centrales eléctricas de emergencia en hospitales, oficinas, fábricas, etc. No están conectadas a la red eléctrica.

Clasificación Prime (tiempo de funcionamiento ilimitado): No debe utilizarse para aplicaciones de energía en la construcción. La salida está disponible con cargas variables durante un tiempo ilimitado. La demanda máxima típica es del 100 % de la potencia nominal Prime (ekW) con una capacidad de sobrecarga del 10 % para uso de emergencia durante un máximo de 1 hora en 12. Se dispone de una capacidad de sobrecarga del 10 % durante un tiempo limitado (equivalente a la potencia Prime según ISO 8528 y a la potencia de sobrecarga según ISO 3046, AS 2789, DIN 6271 y BS 5514). Esta clasificación no se aplica a todos los modelos de grupos electrógenos.

Aplicación típica: cuando el generador es la única fuente de energía para, por ejemplo, una mina o una obra de construcción remota, un recinto ferial, un festival, etc.

La potencia nominal de carga base (continua) se basa en: es aplicable para suministrar energía de forma continua a una carga constante hasta la potencia nominal máxima durante un número ilimitado de horas. Esta potencia no admite sobrecarga sostenida. Consulte a un distribuidor autorizado para conocer la potencia nominal (equivalente a potencia continua según ISO 8528, ISO 3046, AS 2789, DIN 6271 y BS 5514). Esta potencia nominal no se aplica a todos los modelos de grupos electrógenos.

Aplicación típica: un generador que alimenta una carga continua e invariable, o conectado en paralelo a la red eléctrica y suministrando energía de forma continua al nivel máximo permitido de 8760  horas al año. Esto también se aplica a los grupos electrógenos utilizados para el ahorro en horas punta o el apoyo a la red, aunque esto solo ocurra durante, por ejemplo, 200  horas al año.

Por ejemplo, si en un conjunto determinado la potencia en modo de espera es de 1000  kW, la potencia principal podría ser de 850  kW y la potencia continua de 800  kW. Sin embargo, estas especificaciones varían según el fabricante y deben consultarse en la hoja de datos del fabricante.

A menudo, un aparato puede tener las tres clasificaciones estampadas en la placa de datos, pero a veces puede tener solo una clasificación de reserva o solo una clasificación principal.

Por lo general, sin embargo, lo que determina el tamaño del grupo electrógeno es la magnitud de la carga máxima que debe conectarse y la caída de tensión máxima admisible, no sus características nominales. Si el grupo electrógeno debe arrancar motores, su potencia deberá ser al menos tres veces mayor que la del motor más grande, que normalmente se arranca primero. Esto significa que es poco probable que funcione cerca de las características nominales del grupo electrógeno elegido.

Muchos fabricantes de grupos electrógenos cuentan con programas informáticos que permiten seleccionar el grupo electrógeno adecuado para cualquier combinación de carga. El dimensionamiento se basa en las condiciones del lugar y el tipo de aparatos, equipos y dispositivos que se alimentarán con el grupo electrógeno. ^{[ 8 ]}