Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 1/23 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile Jens.

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1 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 1/23 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile Jens Bömer Estudiante de Intercambio Universidad de Chile / Universidad de Dortmund 16 de Julio de 2004

2 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 2/23 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile Análisis de la experiencia alemana en la integración de generación eólica en la red y su apoyo posible para la integración de generadores eólicos en la red eléctrica de Chile Jens Bömer 16 de Julio de 2004

3 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 3/23 Contenido 1.Introducción 2.Caso Alemán 2.1 Mercado Reglamentario Alemán 2.2 Aprobación de Proyectos 2.3 Desarrollo y Requerimientos de Normas 3.Clasificación de Generadores Eólicos 3.1 Base de Datos 3.2 Tecnología de Generación 4.Análisis de las Características 4.1 Servicios Complementarios 4.2 Integración en Forma de un Generador Virtual 5.Resumen y Desarrollo Futuro

4 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 4/23 1. Introducción (I) Estudio CORFO 1993 –Basado en estudios previos (desde 1959) –Mediciones en seis localidades –Datos del viento para 155 lugares Estudio de NREL 1997 –Sólo para Chiloé Estudio de Universidad de Chile 2003 –Potencial eólico de Chile Norte y Central –129 estaciones de interés Resultados –Alta potencia eólica en todas partes del país –Alta potencia eólica en varios zonas Cerros Zonas de altura en la Cordillera Zonas costeras (Onshore y Offshore) Recurso Eólico en Chile

5 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 5/23 1. Introducción (II) Mercado reglamentario en Chile Centrales que operan en sincronismo con el sistema interconectado, que usan una fuente energética no convencional (tales como geotérmica, eólica, solar, biomasa, mareomotriz, pequeñas centrales hidroeléctricas, cogeneración y otras similares determinadas fundadamente por la Comisión) cuyos excedentes de potencia suministrada al sistema eléctrico no superen los 9 MW (20 MW). EMPRESAS GENERADORAS CDEC/ Spot MERCADO DE GENERADORES MERCADO DE CONTRATOS VENTA COMPRA CLIENTES LIBRES EMPRESAS DISTRIBUIDORAS CLIENTES REGULADOS Indicaciones Ley Corta Venta de energía en el mercado spot al costo marginal Obligación de permitir la conexión de pequeñas centrales (9 MW) a la red Liberación del pago de peajes de transmisión PEQUEÑOS GENERADORES

6 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 6/23 2. Caso Alemán (I) Marco político EnWG 1998 Reglas reglamentarias Declaración de asoc. Reglas de medición Reglas de conexión Mercado Reglamentario Alemán GENERADORES CONVENCIONALES CLIENTES EMPRESARIOS CLIENTES PRIVADOS Day Ahead / Intra Day Á rea de Balance EEG 2000 KWKG 2002 BNatSchG 2002 GENERADORES DE ERNC Precios fijos según ley EEG Ley EEG Compra obligatoria de la energía ERNC Precios fijos dependiente de tecnología Ampliación obligatoria de la red Reglas de aprobación según estado Control del uso de suelo Ley de construcción Reglas específicas para la generación eólica Normas técnicas Directrices para el acoplamiento Directrices para la operación

7 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 7/23 2. Caso Alemán (II) Autoridad de Construcción (local) Autoridades locales Autoridad Medioambiental Autoridad Forestal Autoridad de Aguas Autoridad de Espacio Aéreo Autoridad de Telecomunicaciones Solicitante Pedir la autorización Procedimiento administrativo de aprobación Órganos Procedimiento Control del uso de suelo Requisitos de planificación Requisitos ambientales Aprobación de Proyectos

8 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 8/23 2. Caso Alemán (III) Control del Uso de Suelo Plan de Desarrollo Regional Declaración de áreas preferidas Plan de Uso de Áreas (preliminar) Uso general Según necesidades del Municipio Estado Federal Municipio Plan de Urbanización (final) Uso definitivo Decisivo para la construcción Municipio

9 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 9/23 2. Caso Alemán (IV) Requisitos de Planificación Derechos existentes Derechos de carreteras Derechos de transporte aéreo Derechos de navegación Áreas militares Espacios Líneas aéreas Equipos técnicos Áreas protegidas Medidas de compensación Requisitos Ambientales Áreas excluidas: Parques Nacionales, Reservas Naturales, Monumentos Naturales, Biotopos, Reservas de Aves, Reservas de Agua, Áreas de Inundación Protección de emisiones luminosas: Efecto Disco, Sombra, Fanales Aéreas Ruido Aprobación ambiental

10 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 10/23 2. Caso Alemán (V) Ámbito Eléctrico Unión Europea CENELEC IEC ETSI DKE de DIN y VDE Gobierno Alemán Normas Nacionales Desarrollo y Requerimientos de Normas Público Cualquier persona puede participar Normas no son obligatorias Obligatorias sólo con contratos Ámbito General ISO CEN DIN Normas Nacionales Internacional Europea (Regional) Nacional

11 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 11/23 2. Caso Alemán (VI) IECCENELECDKE CDV FDIS Publicación IEC Propuesta Draft Draft prEN Final Draft prEN Norma Europea (EN) Propuesta Normativa Procedimiento Público de Objeción Norma DIN-EN Posición Sí / No Deber de Adopción Detención Generación de una Norma IEC en base a una Iniciativa Europea

12 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 12/23 2. Caso Alemán (VII) Límites para: Aumento de voltaje Flicker Armónicas Asimetría Requerimientos Eléctricos ~ PCC f ~ Reglas de desconexión Alta/Baja frecuencia Alto/Bajo voltaje Corriente de cortocircuito Directriz de baja tensión Directriz de alta tensión Requerimientos técnicos de conexiones TAB 2000 Reglamento adicional para conexión de unidades eólicas (E.ON) Factor de potencia (Carga de potencia reactiva) Aumento de la corriente del cortocircuito Normas de seguridad (VDE 0100) Protection against electrical shock (IEC 364-4-41:1992) Isolation and Switching (IEC 364-4-46:1981) Earthing arrangements and protective conductors (IEC 364-5-54:1980) Normas Técnicas Normas de compatibilidad electro- magnética (VDE 0838)

13 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 13/23 2. Caso Alemán (VIII) Generadores Eólicos (onshore) Leyes EEG BauGB BNatSchG UVPG BImSchG Reglas regionales Directriz de Construcción Decreto Energía Eólica Directrices europeas CEM-Directriz IVU Normas técnicas DIN EN 50160 DIN IEC 60038 DIN VDE 0100 DIN VDE 0838 DIN VDE 0839 DIN VDE 0211 (DIN VDE 0126) DIN VDE 0127 / DIN EN 61400 DIN VDE 0558 Directrices técnicas TAB 2000 VDEW-Directriz NS & MS FGW-Directriz DIBt-Directriz TA-Lärm (Ruido) Reglas adicionales E.ON-Directriz Ámbito Político Ámbito Técnico Normas de construcción DIN 4131 DIN 4133 DIN 1045 DIN 1054 DIN 1055 DIN 4228 DIN 18800

14 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 14/23 3. Clasificación de Generadores Eólicos (I) Realizado en MS Access Modelos con potencia nominal entre 100 kW y 5 MW Base de Datos barloventosotavento Eje horizontal o vertical Posición del rotor Control de potencia Stall Pitch Tecnología de generación (In)Existencia de caja amplificadora Velocidad de giro fijo o variable Datos técnicos, Ej. Curva de potencia Velocidad de partida, potencia promedio y parada Área del rotor Perturbaciones a la red Pesos Datos económicos (no recopilados) Costos de inversión Costos de mantenimiento Costos de transporte Datos recopilados

15 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 15/23 3. Clasificación de Generadores Eólicos (II) Estructura de la Base de Datos Aerogeneradores Control aerodinamico Modo de generacion Alimentacion del campo Caja amplificadoras Constructores Rodamientos Normas de desconexion Materiales del rotor Inversores Valvulas electricas Rotores Generadores

16 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 16/23 3. Clasificación de Generadores Eólicos (III) Formularios para el Usuario

17 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 17/23 3. Clasificación de Generadores Eólicos (IV) Acoplamiento Directo GA f CA n GA f CA n DC = ~ ~ = Con Circuito de C.C. Tecnología de Generación Deslizamiento Dinámico GA f CA n GA f CA n ~ ~ Doblemente Alimentado Generadores Asincrónicos

18 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 18/23 3. Clasificación de Generadores Eólicos (V) Con Circuito de C.C. GS f n DC = ~ ~ = n f ~ ~ Con Imán Permanente y Cicloconvertidor Generadores Sincrónicos DC GS Caja amplifi- cadora n = ~ GS Caja amplifi cadora CA = ~ = ~ GS Caja amplifi- cadora n GS Caja amplifi cadora CA f Acoplamiento Directo Acoplamiento a Red DC CA

19 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 19/23 4. Análisis de las Características (I)

20 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 20/23 4. Análisis de las Características (II)

21 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 21/23 4. Análisis de las Características (III) Fuente: UNIDO Fuentes energéticas Celda de combustible Cogeneración Gas Cogeneración Biomasa Sistema Eólico Celdas solares 2 3 1 6 4 5 2 1 Leitsystem Internet Integración a Generador Virtual Definición Pequeños generadores distribuidos Operación conjunta Participación como un agente en el mercado spot Variedad de fuentes energéticas Caso Chileno Sólo un operador por sistema (CDEC) Problemas de voltaje Problemas con la seguridad del suministro en sistemas pequeños Altos recursos de energía eólica, minihidro y fotovoltaica

22 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 22/23 5. Resumen y Desarrollo Futuro Normas de seguridad (VDE 0100) Normas de desacoplamiento (VDEW-Directrices) Normas de compatibilidad electro-magnética (VDE 0838) Requisitos de Planificación Conocimiento detallado del mercado reglamentario y normativo alemán Base de Datos con una clasificación tecnológica de generadores eólicos Comprensión de las diferencias entre las tecnologías de GE Deducción de un marco mínimo de normas técnicas Resumen Desarrollo Futuro Estudios técnicos detallados (estacionarios y dinámicos) Estudios económicos detallados de proyectos específicos

23 Integración de la Generación Eólica en la Red Eléctrica de Chile 16.07.2004 23/23 Agradecimientos ¡Gracias por su atención! ¿Consultas? Consultas adicionales a jcbsystems@gmx.de Agradecimientos Rodrigo Palma del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UChile Christian Santana de la Comisión Nacional de Energía Elke Huettner de la Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit Compañeros/as de la Universidad de Chile Compañeros/as de la Casa