Repotenciación

La modernización de un parque eólico implica reemplazar las turbinas eólicas más antiguas, generalmente más pequeñas, por diseños más modernos, generalmente más grandes y eficientes. Las innovaciones en la tecnología eólica han aumentado drásticamente la potencia de las nuevas turbinas en comparación con los diseños anteriores. Al modernizar las turbinas eólicas antiguas con nuevas mejoras, el mayor tamaño y la eficiencia de las nuevas turbinas incrementarán la cantidad de energía que se puede generar en un parque eólico determinado. En Estados Unidos, en 2017, se modernizaron 2131 MW de parques eólicos. ^{[ 3 ]}

Según un estudio realizado en California ^{[ 4 ],} los beneficios potenciales de modernizar las centrales eólicas mediante la sustitución de turbinas antiguas son:

• La mortalidad de las aves podría reducirse gracias a la instalación de un menor número de aerogeneradores de mayor tamaño.
• Se han reducido las preocupaciones estéticas hasta el punto de que los proyectos eólicos modernos se consideran más atractivos visualmente, incluso si son más altos.
• “Aumento de la producción de energía renovable debido a los factores de capacidad promedio más elevados, típicos de las nuevas instalaciones eólicas.”
• El uso de la infraestructura existente (por ejemplo, carreteras, subestaciones) da como resultado costos de instalación más bajos en comparación con los nuevos proyectos de energía eólica "desde cero".
• “Utilizar tecnología de turbinas eólicas más moderna que pueda brindar un mejor soporte a la red eléctrica con una mayor calidad de energía.”
• Mayor base impositiva local y estatal, además de oportunidades positivas de empleo en el sector de la construcción.

Países como Alemania y Dinamarca , que tienen un gran número de aerogeneradores instalados en relación con su superficie total, han recurrido a la modernización de aerogeneradores antiguos para aumentar la capacidad y la generación de energía eólica. ^{[ 5 ]} La potencia y el uso de los parques eólicos han crecido desde la década de 1990.

California cuenta con numerosas turbinas eólicas antiguas que podrían modernizarse, pero parece haber una falta de incentivos económicos para hacerlo en muchos emplazamientos. Muchas turbinas pequeñas en California se construyeron en la década de 1980 con una potencia nominal de 50-100 kW, entre 10 y 40 veces menor que la potencia nominal de una turbina eólica moderna promedio. ^{[ 4 ]} Si bien persisten numerosos obstáculos que dificultan la modernización rápida de los proyectos eólicos, uno de los principales es que muchas instalaciones eólicas existentes y antiguas resultan más rentables, a corto plazo, con su funcionamiento continuo que si optaran por la modernización con nuevas turbinas eólicas. ^{[ 6 ]} En 2007, California había modernizado 365 MW de plantas eólicas, lo que representa solo el 20 % de la capacidad eólica potencial de 1640 MW que podría modernizarse. ^{[ 4 ]}

En India, un número creciente de aerogeneradores está alcanzando el final de su vida útil de diseño ^{[ 7 ]} , y una proporción relativamente alta de aerogeneradores más pequeños y de menor rendimiento energético en la flota operativa favorece una estrategia de jubilación anticipada y repotenciación. De hecho, una política de repotenciación recientemente revisada para India ^{[ 8 ]} incentiva la modernización de los aerogeneradores hasta una potencia nominal de 2 MW, lo que corresponde a 25,4 GW o aproximadamente el 60 % de la capacidad eólica total. Aunque se han completado pocos proyectos de repotenciación hasta la fecha, existe un potencial considerable, y un estudio reciente muestra cómo la repotenciación completa de la flota existente de aerogeneradores podría aumentar los factores de capacidad en un 82 % a nivel nacional ^{[ 9 ] .}

Con la nueva normativa ambiental en Estados Unidos , las centrales eléctricas de carbón se están volviendo obsoletas. Hasta tres cuartas partes de estas centrales están siendo clausuradas. Las opciones a corto plazo incluyen el desmantelamiento de la planta o la conversión rápida a la combustión directa de la caldera con gas natural. También se contempla la reconversión de estas antiguas centrales eléctricas de carbón a calderas de gas. Se estima que hasta 30 gigavatios (GW) de la capacidad de generación eléctrica existente en EE. UU. podrían perderse debido al cierre de plantas por las nuevas regulaciones de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). Un estudio realizado por EPRI reveló que podría haber un ahorro del 20 % en el costo de capital en comparación con la construcción de nuevas centrales eléctricas.

La configuración de estas plantas implica la sustitución de la antigua caldera de carbón por una turbina de gas (TG). El calor residual de la turbina de gas se dirige a un generador de vapor de recuperación de calor (GVRC). Desde la salida del GVRC, este se introduce en una turbina de vapor que aumenta la producción de electricidad y la eficiencia general de la planta. La tecnología de turbina de gas (TG) y generador de vapor de recuperación de calor (GVRC) se ha utilizado en numerosos proyectos de modernización durante los últimos 20 años, solo en Estados Unidos. El aumento de las regulaciones ambientales del gobierno estadounidense y la bajada de los precios del combustible han convertido el uso de TG/GVRC en una opción viable para renovar muchas antiguas centrales térmicas de carbón. Estas modernas turbinas de gas operan con mayor eficiencia, y la incorporación de un GVRC eleva la eficiencia general de la planta entre un 40 % y un 50 % (HHV) por encima del rango de la mayoría de las centrales de carbón, reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones. Siemens Corporation también utiliza esta tecnología combinando la turbina de gas (GT) con el generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) y la turbina de vapor (ST) en centrales eléctricas de ciclo combinado para producir instalaciones de generación de energía de máxima eficiencia. Las centrales de combustión directa existentes pueden aprovechar este concepto de ciclo avanzado mediante la adición de una GT y un HRSG. Este esquema de modernización permite que la instalación de generación de energía existente alcance la misma eficiencia que una central eléctrica moderna de ciclo combinado.

Siemens Corporation desarrolló dos métodos para alimentar estas antiguas centrales de carbón. El primero se llama Potenciación Total y el segundo Potenciación Paralela. La Potenciación Total se utiliza únicamente en centrales antiguas cuyas calderas han llegado al final de su vida útil. La Potenciación Total reemplaza la caldera original y se añaden una turbina de gas (GT) y un generador de vapor de recuperación de calor (HRSG). En comparación con el concepto de repotenciación total, este esquema de repotenciación logra una eficiencia ligeramente menor. Debido a las dos fuentes de vapor independientes para la turbina de vapor, este concepto proporciona una mayor flexibilidad de combustible y también una mayor flexibilidad con respecto a las variaciones de carga. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Un ejemplo de un proyecto de repotenciación es la actualización de la central de Seward por parte de Fluor. La central era una central eléctrica de carbón de 521 MW. La central quema carbón residual . El proyecto consistió en retirar tres calderas de carbón pulverizado existentes e instalar dos nuevas calderas CFB de Clean Coal Technology con cambios importantes como la instalación de dos calderas CFB de Alstom junto con un generador de turbina de vapor de Alstom. Esta planta es actualmente la mayor generadora de carbón residual del mundo, con una capacidad de 521 MW. Funciona con 11.000 toneladas de carbón residual al día.

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