IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Enero/Febrero 2017 - 25

Ejemplos de Diseños
HES Avanzados
Una planta combinada de calor y electricidad o cogeneración, alimentada por gas natural y biogás es un diseño de
confianza que ejemplifica un HES. Sin embargo, se puede
concebir una gran variedad de diseños alternativos de HES a
enero/febrero 2017

Convencional:
Convertidores de
Energía de una Sola
Entrada y Salida

Parte de la Salida

Parte de la Entrada

Los sistemas de conversión de energía pueden proporcionar
altos niveles de flexibilidad cuando son capaces de cambiar entre entrada (recursos energéticos) y salida (servicio
de producción), así como para almacenar los recursos de
entrada y/o alguna forma intermedia o final de los recursos
convertidos. Este sistema se conoce comúnmente como un
sistema de conversión de producción y entrada múltiples;
un sistema de conversión de entradas y salidas múltiples;
centros de energía; o un sistema de conversión de energía
híbrida (HES, por sus siglas en inglés). La flexibilidad se
puede utilizar para el sistema eléctrico, para el sistema de
gas natural o para ambos. Pueden distinguirse dos tipos de
flexibilidad para HES.
✔✔ La flexibilidad operativa permite cumplir con cargas
netas altamente variables o maximizar el funcionamiento en estado de equilibrio de determinados aparatos HES para minimizar el desgaste.
✔✔ La flexibilidad económica permite arbitrar entre recursos de entrada y servicios de salida, es decir, utilizando los recursos de entrada de menor precio mientras proporciona servicios de salida a precios altos,
sujetos a restricciones físicas y contractuales. Una
planta tradicional de una sola entrada y una sola salida
puede proporcionar una flexibilidad operativa importante, sin embargo, no tendría flexibilidad económica.

Parte de la Salida

Flexibilidad Mediante Sistemas de
Conservación de Energía Híbrida

través de la combinación de distintas entradas (electricidad,
calor, combustibles y/o biomasa) y salidas (electricidad, servicios de calefacción y refrigeración, agua, hidrógeno, combustibles de transporte y productos químicos de la materia).
Los beneficios de la flexibilidad de la implantación de HES
se ejemplifican aquí en base a tres diseños distintos de HES:
1) un HES avanzado basado en sistemas de digestión anaeróbica (AD, por sus siglas en inglés), 2) calentadores residenciales híbridos y 3) sistemas de electrolizadores de viento.
Un HES avanzado se puede concebir alrededor de AD.
Como se ilustra en el Gráfico 6, dicho HES tiene tres entradas de energía (gas natural, biomasa y electricidad), tres
servicios de salida de energía (biometano, electricidad y
refrigeración o calefacción) y tres dispositivos de almacenamiento (biomasa, calor y biogás). Además, contiene dos
fuentes de calor: la unidad de cogeneración (CHP, por sus
siglas en inglés) y el sistema geotérmico de baja temperatura
con bomba de calor. La cogeneración y la bomba de calor
contribuyen tanto a la digestión anaeróbica como al sistema
de energía urbana. La AD utiliza calor de baja intensidad
para ayudar en la digestión de materiales orgánicos (por
ejemplo, desperdicios de alimentos, desechos vegetales, estiércol, aguas residuales) para producir el biogás. El biogás
puede utilizarse directamente como combustible para la cogeneración, puede almacenarse o se puede limpiar y mejorar
antes de inyectarlo en un sistema de tuberías de gas natural.
El sistema de energía urbana distribuye el calor obtenido de
la cogeneración y los sistemas de bombeo de calor a la demanda; también podría proporcionar refrigeración si se incluyera un enfriador de absorción.
La planta de almacenamiento de calor (o acumulador)
y la bomba de calor facilitan que el HES cumpla con la
demanda de calefacción y refrigeración mientras que la cogeneración cumpla con los requisitos de flexibilidad del sistema eléctrico; por otra parte, o de forma complementaria,

Parte de la Entrada

introdujo una serie de restricciones operativas específicas
para una flota cada vez mayor de centrales de gas, pero en
combinación con un nuevo producto comercial que permite
a estas plantas adquirir flexibilidad adicional diurna sobre
una base diaria.
Hasta cierto punto, los desafíos de coordinación están
vinculados a constantes de tiempo diferentes en el equilibro
de electricidad y gas (Tabla 2). Mientras que una integración
eficiente de la varRE requiere plazos de cierre de compuerta
más ajustados e intervalos de transacción, los flujos físicos
de las tuberías de gas se pueden cambiar únicamente con un
retraso importante. Esto crea un dilema para la coordinación
del mercado de gas y electricidad, así como barreras naturales para alinear los tiempos de apertura y cierre de mercado.
Por tanto, los reguladores y los operadores del sistema tienen que elegir entre 1) exponer los operadores de planta de
gas al riesgo de restricciones diurnas y diferentes escalas de
tiempo para el mercado de gas y electricidad o 2) asignar el
riesgo de variaciones en las últimas dos o tres horas a los
operadores de redes de gas.

HES: Convertidores
de Energía de
Diversas Entradas
y Salidas

gráfico 7. El impacto de HES en la densidad de enlace de
red.
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