Central Eléctrica Escuela en la Universidad Nacional del Comahue.

Central Eléctrica Escuela en la Universidad Nacional del Comahue.

Por Alejandro A. Palavecino. Carlos V. M. Labriola

El proyecto encarna una apuesta doble, avanzar en el uso de energías renovables para un desarrollo sustentable y la formación de profesionales y técnicos desde la universidad para la región. Un cambio de paradigma en la producción de conocimientos.
 
Carlos V.M. Labriola: Ing. Electromecánico orientación Electricidad (UBA). Master of Science en Energía Renovable y Medio Ambiente en la Universidad de Reading, Reino Unido. Docente e investigador de la Facultad de Ingeniería UNCo. Alejandro Palavecino: Ingeniero Industrial con orientación Mecánica de la Universidad Nacional del Comahue, maestrando de la Maestría en Intervención Ambiental con orientación Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional del Comahue.


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La energía es fundamental para el desarrollo de bienes y servicios esenciales para el bienestar humano; la producción y el consumo de energía primaria en general y la generación de energía eléctrica en particular, constituyen elementos críticos en el desarrollo de la sociedad. Sin embargo las tecnologías empleadas para su obtención y distribución dan origen a impactos sobre el medio ambiente, que a su vez terminan afectando negativamente en el bienestar de los ciudadanos.

La generación de energía eléctrica en la Argentina tiene un muy importante componente térmico, es decir, dependiente de combustibles fósiles, lo que implica emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. Ese tipo de generación alcanzó en el año 2006 a ser el 56% del total de la generación, como consecuencia de ello las emisiones de CO2 también han ido creciendo y en el período 2002-2007 tuvieron un 111% de incremento, a pesar de que el consumo de energía eléctrica por parte de los usuarios creció un 35% para ese mismo período. En otras palabras las emisiones crecieron mucho más que el consumo de energía eléctrica.

Por ese motivo es importante considerar las fuentes de energías renovables como una herramienta para el desarrollo sustentable, puesto que son capaces de sustituir a los combustibles fósiles y a otras fuentes de energía contaminantes. Sin embargo las inversiones en energías renovables han sido insignificantes en comparación con las inversiones realizadas en generación con combustibles fósiles, lo cual es incompatible con la protección del medio ambiente.

Hablar de emisiones nos lleva invariablemente al Protocolo de Kyoto, en el cual se establecieron los mecanismos para hacer frente al problema mundial del cambio climático y las metas a cumplir por los países firmantes. El mismo protocolo establece además mecanismos cuyo objetivo principal es ofrecer a las partes medios para recortar las emisiones con menos gastos, promoviendo el desarrollo de un mercado global de comercialización de permisos y/o créditos de carbono. Uno de estos dispositivos se llama Mecanismo para el Desarrollo Limpio.

El Mecanismo para el Desarrollo Limpio (MDL) tiene dos objetivos: ayudar a los países desarrollados a cumplir sus metas de reducción de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y apoyar a los países en vías de desarrollo con la transferencia de tecnologías y fomentar el desarrollo sostenible.

Cambio climático

El cambio climático está provocando fenómenos como la sequía y las inundaciones, las que son cada vez más frecuentes, además se le atribuyen un mayor número de huracanes e incendios forestales; a largo plazo se espera la subida del nivel del mar con la consecuente afectación de las poblaciones costeras.

El calentamiento global es provocado por un exceso de gases en la atmósfera, fundamentalmente dióxido de carbono, metano y óxidos nitrosos. Estos gases se producen principalmente como consecuencia del uso de combustibles fósiles, de la agricultura y de los vertederos de basura.

El Informe de la Convención marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de noviembre de 2010 indica que “para mantener las subidas de la temperatura media mundial y los correspondientes impactos del cambio climático lo más bajos posible es necesario tomar medidas rigurosas de reducción de las emisiones. Está claro que el paso a una sociedad de bajas emisiones requiere una reorientación de los patrones mundiales de crecimiento económico. Para eso hacen falta cambios innovadores a corto y medio plazo en la tecnología de todos los sectores de la economía.

“Según la Agencia Internacional de la Energía, en 2030 la demanda mundial de energía habrá aumentado un 55%. En el período hasta 2030, la infraestructura mundial de suministro de energía requerirá una inversión total de 26 billones de dólares, de los cuales aproximadamente la mitad será necesaria en países en desarrollo. Si el mundo no consigue que esas inversiones sean respetuosas con el medio ambiente dirigiéndolas a tecnologías ecológicas, en 2050 las emisiones habrán aumentado un 50% en vez de disminuir un 50% como la ciencia nos exige”.

La generación de energía eléctrica en la Argentina

En la década de los ’90 la Argentina transformó su sector energético efectuando un cambio total en las reglas de juego que regían en la industria. En lo que se refiere a la energía eléctrica, se desreguló la actividad de la generación quedando reguladas las del transporte y la distribución.

En este contexto las inversiones se orientaron a aumentar la generación de energía eléctrica con gas natural debido a la disponibilidad de ese combustible a bajo costo, transformándola en altamente dependiente de la industria de hidrocarburos.

El siguiente gráfico muestra la evolución en la participación creciente del equipamiento térmico (Ciclo Combinado, TV, D, y TG) en la potencia instalada en el período 1992-2007.

A comienzos del año 2002 se produce la devaluación del tipo de cambio, esto provocó en los tres años siguientes una reactivación industrial; la economía creció a tasas del 8% anual, la oferta de energía eléctrica pudo expandirse mientras hubo capacidad disponible ociosa, sin embargo no se verificó un aumento en la capacidad productiva. Este aumento en el consumo condujo al sector energético a un importante problema de abastecimiento de gas natural, con la capacidad de transporte de gas natural cercana a la saturación, ausencia de inversiones en generación eléctrica y fuerte crecimiento del consumo de gas natural y de la energía eléctrica.

Entonces aparece la necesidad de la utilización de otros recursos disponibles a los efectos de poder satisfacer la demanda.

Esto se tradujo en un consumo muy importante de los combustibles alternativos como fuel oil, gasoil y carbón, y a la asignación del gas por nominación, por parte de la Secretaría de Energía, a aquellas máquinas que no dispusieran de combustible alternativo y su generación resultara indispensable para el abastecimiento de la demanda.

En la generación termoeléctrica los combustibles líquidos avanzan en la sustitución del gas natural tal como se puede observar en el siguiente cuadro.

Emisiones de CO2

Las emisiones de CO2 han venido creciendo con la generación térmica tal como se muestra en la Figura 2, sin embargo entre los años 2000, 2001, 2002 y 2003 aparece primero un cambio en la tendencia y luego una marcada disminución en las emisiones. Son varios los factores que motivaron esta disminución, uno de ellos es la entrada en servicio de nuevos ciclos combinados y la conversión de plantas de generación TG a CC, con lo cual se mejoró notablemente el rendimiento de las máquinas térmicas. Esta tendencia continúa hasta el año 2003. Por otra parte, la crisis económica ocurrida en los años 2001 y 2002 provocó una caída en el consumo de energía eléctrica y consecuentemente caída en las emisiones. A partir del 2002, las emisiones crecen, en el año 2004 alcanzan los valores del año 2000 y para el año 2007 el crecimiento acumulado desde el 2002 fue del 111% mientras que la energía creció un 35%, principalmente debido a la sustitución de gas natural por combustibles líquidos, tal como se explicó en el punto anterior.

Sin embargo la observación de los valores de emisiones de CO2 por cada GWh generado nos permite concluir que la mejora en la eficiencia del parque térmico ocurrida entre los años 2000-2003 permitió que recién en el año 2007 se alcancen valores similares a los de los años 1992/93.

Central Eléctrica Escuela

Una Central Eléctrica Escuela en el ámbito de una Facultad de Ingeniería es algo novedoso, principalmente desde el punto de vista de la producción de conocimientos. En particular se busca poder generar saberes en lo que respecta a los procesos de generación de energía, procedimientos de operación y mantenimiento, y ensayo y prueba de nuevos equipos y materiales.

Además, este proyecto tiene la finalidad de producir conocimientos en los campos de los biocombustibles, las energías eólica e hidráulica, estudios ambientales y reducción de las emisiones, así como también servirá para la formación de recursos humanos propios (alumnos de la facultad) y externos (personal de empresas), cubriendo una importante necesidad formativa para la región.

La central funcionará con energía eólica, hidráulica, biogás y biodiesel, con cuya generación se abastecerá de energía a la misma facultad y otras dependencias de la universidad.

Biocombustibles

Por biocombustibles se entiende a los combustibles renovables de origen biológico, en el caso de la Central Eléctrica Escuela se tiene previsto utilizar biogás y biodiesel. El biodiesel es considerado “neutro” desde el punto de vista de las emisiones de CO2, en virtud de su origen vegetal. Se asume que el carbono liberado a la atmósfera ha sido antes absorbido por las plantas durante su etapa de crecimiento, por lo cual existe un ciclo cerrado planta-atmósfera que mantendría constante la cantidad de carbono, esto considerando únicamente la fase de generación.

El biogás es un combustible que se genera en medios naturales o bien en dispositivos específicos por el efecto de reacciones de biodegradación de materia orgánica; la biodegradación se produce por la acción de microorganismos, como las bacterias metanogénicas entre otras, en ausencia del aire (ambiente anaeróbico). Las bacterias consumen el carbono y el nitrógeno produciendo una combinación de gases que está formado por un 70% de metano, un 20% de dióxido de carbono y un 10% de monóxido de carbono y ácido sulfídrico. El metano presente en el biogás, sin embargo, sí es considerado un GEI y es mucho más potente que el dióxido de carbono, con un potencial de calentamiento 21 veces más que este. Por lo tanto, la captura y combustión de metano y su transformación a dióxido de carbono y agua en un quemador, generador u otro aparato resulta ser una reducción neta significativa de emisiones de GEI.

Generación

Puesto que la energía generada servirá para abastecer a la misma Facultad de Ingeniería y dependencias, con el fin de determinar el consumo de energía a abastecer, se realizó un estudio durante el año 2010 en las diferentes estaciones del año. De esa forma se pudieron obtener las curvas de demanda de potencia típicas por cada tipo de día (hábil, semihábil y feriado) y para cada época del año. En base a esta información fue posible determinar cuánto generará cada fuente (eólica, hidráulica, biogás y biodiesel).

El proyecto se prevé completarlo en tres etapas a partir de la conclusión de los estudios, la primera corresponde a la instalación de la generación hidráulica y eólica con una potencia de 5 KVA cada una, en la segunda etapa se instalará la generación térmica con biogás y una potencia de 50 KVA y en la tercera se instalarán otros 50 KVA de generación térmica a partir de biodiesel, como se puede apreciar en el siguiente cuadro.

Configuración del Parque de Generación (KVA)

Con esta configuración del parque y en conocimiento del consumo de energía, se calculó la energía anual que generará la central y la que será necesario adquirir a la empresa distribuidora de energía local, la cual se presenta en el siguiente cuadro:

A partir de este esquema de generación se calculó el CO2 evitado de emitir a la atmósfera por kW instalado de generación térmica tradicional, en función de un despacho diario de generación según la demanda de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Comahue (FIUNCo).

Emisiones de CO2 evitadas de emitir a la atmósfera

Para calcular las emisiones evitadas se utilizó una de las metodologías aprobadas por el MDL para proyectos de pequeña escala tipificados como de Tipo I: Actividades de proyectos de energías renovables con una capacidad máxima de producción equivalente de 15 MW (o equivalente apropiado) (AMS I.A./Versión 14 Indicative simplified baseline and monitoring methodologies for selected small-scale CDM project activity categories).

Base de referencia.

Viene determinada por el consumo de combustible de la tecnología utilizada, o que se habría utilizado en ausencia de la actividad de proyecto. Determinada la base de referencia anual (en kWh), las emisiones se calculan multiplicando esta por el Factor de Emisión de CO2 del combustible desplazado.

El Factor de Emisión proporciona la cantidad en toneladas de CO2 equivalentes que se logran reducir o evitar por cada MWh generado o evitado, y es la base de la reducción de las emisiones de GEI atribuibles a la instrumentación de los proyectos de ahorro de energía eléctrica, energías renovables o cogeneración, que impactan en la generación de energía eléctrica.

La Secretaría de Energía calcula el Factor de Emisión para la Red Argentina de Energía Eléctrica para cada año, con el objeto de que sean utilizados en proyectos del sector eléctrico para que sean presentados ante el MDL y fomentar los mismos. Este fue el que se utilizó para calcular las emisiones anuales que se evitarán con el funcionamiento de la Central Eléctrica Escuela.

Los resultados netos de emisiones evitadas en su fase de operación se exponen en la siguiente tabla con un valor mínimo y un máximo para cada año del proyecto.

Se observa una creciente reducción en las emisiones producto de la incorporación sucesiva de máquinas en los tres años en los que está proyectada la implementación del proyecto, además la energía es creciente, con lo cual la generación acompaña ese crecimiento.

Analizando individualmente las emisiones de CO2 evitadas por tipo de fuente, se observa que la generación eólica e hidráulica se mantiene constante debido a las premisas del despacho, la cual es de mínima emisión.

La generación con biogás es creciente acompañando al consumo y llega a abastecer hasta el 63% de la energía esperada para el año 3 con la consecuente reducción de las emisiones.

La generación con biodiesel es la última en ser despachada, con lo cual es menor su aporte de energía; de acuerdo a la potencia instalada quedaría disponibilidad para abastecer otras dependencias de la universidad y de esa manera maximizar la reducción en las emisiones.

Conclusiones

La región sobre la cual tiene influencia la FIUNCo cuenta con una importante cantidad de centrales generadoras de energía eléctrica del tipo hidráulico y térmico. La formación de técnicos operadores de esas centrales hasta el presente es realizada por las empresas generadoras de energía, con lo cual se viene a cubrir un déficit importante en su formación. Este recurso formativo tiene el valor agregado de la reducción de emisiones.

De acuerdo con los resultados obtenidos se puede concluir que se consigue reemplazar hasta un 96% la compra de energía al sistema interconectado por generación con fuentes de energía limpia, con esta premisa se obtuvo una reducción en las emisiones de hasta 378.63 t CO2 para el año 3 del proyecto en adelante.

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