¿Qué son los recursos de energía distribuida y cómo funcionan?

Los recursos de energía distribuida, o DERs, son recursos de suministro de electricidad a pequeña escala o de demanda que están interconectados con la red eléctrica. Son de generación de energía recursos y generalmente se encuentran cerca de los centros de carga, y pueden usarse individualmente o en conjunto para proporcionar valor a la red.

Los DERs incluyen una variedad de activos físicos y virtuales. Los sensores físicos suelen tener una capacidad de menos de 10 MW y pueden consistir en generadores de diésel o gas natural, microturbinas, arreglos solares, pequeños parques eólicos, sistemas de almacenamiento de energía de batería y más. Pueden ser propiedad y operados por la compañía de electricidad, por productores de energía independientes o por negocios locales. La compañía de servicios públicos dirige su operación de la misma manera que controla el funcionamiento de las grandes centrales de energía, solicitando arranques y paradas según sea necesario.

Puede leer más acerca de los tipos de recursos de energía distribuida que van desde los generadores solares a los de energía.

¿Qué son los recursos de energía distribuida virtual (DERs)?

Entender a los DERs virtuales requiere una cantidad moderada de abstracción. Los DERs virtuales se componen de una colección de activos físicos que se agregan juntos y se hacen disponibles para la compañía de servicios públicos. Desde la perspectiva de la compañía, aparecen como un recurso único, como una planta de energía. Después de todo, ¿cuál es la diferencia entre las 100 matrices solares de 10 kW cada una y una sola granja solar con 1000 kW de capacidad solar?

Los DERs virtuales pueden estar hechos de activos de un tipo único o mixto. Por ejemplo, los generadores de diésel detrás del medidor , los paneles solares y las baterías se pueden agregar, formando un DER virtual. Así, el DER virtual resultante posee su propio perfil operativo específico. Cuando los DERs virtuales agregan varios megavatios de capacidad, a veces se denominan centrales de energía virtuales (VPPs).

Puede leer más acerca de los beneficios de los recursos de energía distribuida que van desde el aplazamiento de la transmisión hasta el equilibrio de generación.

¿Cómo funcionan los recursos de energía distribuida (DERs)?

Los recursos de demanda-respuesta se agregan comúnmente como parte de un DER virtual.

Los recursos de respuesta a la demanda son cargas eléctricas que se pueden moldear, reducir o desconectar según la demanda. En algunas regiones, por ejemplo, los propietarios de viviendas tienen la opción de participar en programas de respuesta a la demanda. La compañía de servicios públicos o el Gerente de programa instalan conmutadores de desconexión controlados remotamente en la unidad de aire acondicionado (AC) o el calentador de agua eléctrico de los propietarios participantes, por ejemplo. Cada unidad AC individual o calentador de agua, por lo tanto, puede apagarse según sea necesario para reducir la carga en la red eléctrica. Los DERs virtuales más grandes agregan varios cientos o miles de hogares. El resultado es un recurso comparable en tamaño y función a una pequeña planta de energía.

Después de todo, si el objetivo de la compañía de servicios públicos es garantizar que generación de electricidad coincida con la demanda en todo momento, la reducción de la demanda tiene el mismo efecto que la generación en aumento. Durante las ondas de calor, por ejemplo, los recursos de respuesta a la demanda pueden ofrecer cientos de megavatios de alivio a una red regional, evitando apagones de rodadura como los pedidos en California en 2020.

Características de los recursos de energía distribuida (DERs)

Independientemente de la naturaleza de los generadores de activos subyacentes, los arreglos solares, las baterías, los recursos de respuesta a la demanda o de otro tipo, la mayoría de los DERs requieren las siguientes características:

  • Una de comunicaciones y controles la infraestructura permite al operador de la red transmitir instrucciones de arranque y detención a los recursos individuales. Dado que un operador humano ubicado en las instalaciones no suele monitorear a los DERs 24/7, el sistema de control debe estar completamente automatizado. Las señales de control se pueden transferir, por ejemplo, a través de una conexión a Internet por cable, a través de una red celular inalámbrica, o incluso transmitiendo señales por las líneas de energía.
Ejemplos de recursos energéticos distribuidos en una aplicación residencial
  • sincronización y conexión el equipo garantiza que la electricidad generada por los DERs esté en fase de la electricidad de la red. Los inversores solares, por ejemplo, convierten la corriente de CC recibida de paneles solares en corriente alterna. Su trabajo consiste en proporcionar una forma de onda alterna suave y sinusoidal que esté perfectamente sincronizada con la red. los conmutadores de transferencia , además, garantizan que los recursos de generación estén completamente aislados de la red cuando no sea necesario.
  • se necesita de equipo de medición de para garantizar que los propietarios de los responsables individuales estén adecuadamente compensados por la oferta y la demanda de sus recursos. Los activos más pequeños de DER ubicados en casas y negocios, como los sistemas solares residenciales, normalmente dependen de su medidor principal de servicios públicos para esta funcionalidad. En la mayoría de los casos, la actualización a un medidor inteligente capaz de medir dos vías y la medición de la hora del día es necesaria para los DERs más grandes y más complejos. Donde existen los programas de medición solar neta, los hogares con paneles solares pueden hacer funcionar su medidor al revés al exportar electricidad solar a la red, obteniendo de manera efectiva un crédito en su factura de servicios públicos. Además de medir la cantidad de energía exportada a la red, los medidores inteligentes también pueden detectar problemas de calidad de energía como una sincronización inadecuada o dips de voltaje.
  • Aggregation software es fundamental para administrar y operar de manera eficiente a los DERs virtuales. El control individual de miles de recursos individuales sería altamente impracticable para los servicios públicos y operadores de red. El software de agregación proporciona un frente simplificado con el que los operadores pueden trabajar de manera efectiva, a la vez que gestiona las diversas restricciones y características de cada activo agregado. El software, por ejemplo, puede implementar las limitaciones contractuales de los programas de respuesta a la demanda, lo que garantiza que ningún participante vaya sin AC por demasiado tiempo o con demasiada frecuencia, y luego seleccione a qué casas o negocios recurrir para alcanzar un determinado objetivo de reducción de carga.

Vehículos eléctricos, paneles solares y más como DERS

Grandes cantidades de posibles potenciales se esconden a plena vista. Los vehículos eléctricos, los paneles solares residenciales, los generadores de respaldo comercial y más son todos los DERs que están a la espera de ser "cosechados" por un agregador. Bajo el marco regulatorio apropiado y las características descritas anteriormente, la agregación de 100 megavatios de DERs puede ser más fácil, más barata y más rápida que la construcción de una planta de energía de tamaño equivalente.

En Oregón, por ejemplo, Portland General Electric (PGE) ha lanzado un programa piloto para agregar hasta 4 megavatios de unidades de almacenamiento residenciales de iones de litio en 525 casas . La compañía de servicios públicos tendrá control directo sobre las baterías; y tienen la opción de usarlos para cualquier número de servicios, como control de voltaje, control de frecuencia y afeitado pico. Aunque el programa de PGE es uno de los primeros de su tipo, otros servicios públicos se preparan para implementar sistemas similares.

Las plantas de energía virtual y los DERs virtuales son un sector en rápida evolución. Un futuro hito para el sector será encontrar una manera de agregar vehículos eléctricos a plantas de energía virtual conocidas como la tecnología de Vehicle to Grid (V2G). La mayoría de los EVs pasan la mayor parte del tiempo estacionados y obstruidos, es decir, conectados a la red. Por lo tanto, el pensamiento va, las baterías EV podrían usarse como DERs. Dado que la cantidad de baterías de iones de litio que se instalan en vehículos eléctricos supera la cantidad de baterías utilizadas en aplicaciones de energía estacionaria por una o dos órdenes de magnitud, el beneficio potencial de aprovechar el EVs es enorme.

Aún hay muchos desafíos que superar antes de que los DERs puedan desplegarse en todo su potencial. Sin embargo, son una de las mayores oportunidades disponibles para satisfacer las necesidades futuras en el sector de la energía.

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Cummins es un líder mundial en energía que diseña, fabrica, vende y ofrece servicios de diésel y motores de combustible alternativo de 2,8 a 95 litros, diésel y grupos electrógenos eléctricos con combustibles alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, además de componentes y tecnología relacionados. Cummins atiende a sus clientes a través de su red de 600 instalaciones de distribuidores independientes y propiedad de la compañía y más de 7, 200 centros de distribuidores en más de 190 países y territorios.

¿Qué es el arcoíris del hidrógeno?

Tal vez haya oído hablar de hidrógeno azul, hidrógeno verde, o incluso de hidrógeno rosado, pero ¿qué significan estos descriptores multi-hued en realidad? Los colores que componen el arco iris de hidrógeno nos dicen mucho acerca de cómo se produce cada tipo específico de hidrógeno y los efectos que puede tener en nuestro planeta.

El hidrógeno podría ser el elemento más abundante del universo, pero no existe por sí solo. En cambio, se produce a través de una serie de procesos que cada uno de ellos producen diferentes tipos de energía, que vienen con sus propios conjuntos de beneficios, subproductos y usos. El método de producción es lo que le da a cada tipo de hidrógeno su colorido apodo, aunque no hay una Convención de nomenclatura universal, por lo que las definiciones pueden cambiar con el tiempo y variar entre los países.

Rompamos el código de color de hidrógeno actual y echemos un vistazo a cómo un matiz de hidrógeno, en particular, lidera a los científicos y fabricantes a la olla de oro, un futuro con cero emisiones, al final del hidrógeno arcoíris.

Hidrógeno gris

El hidrógeno gris se crea a partir del gas natural, comúnmente el metano, a través de un proceso llamado reforma del metano del vapor. Si bien es actualmente la forma más común de producción de hidrógeno, los gases de efecto invernadero que se hacen en el proceso no se capturan.

Hidrógeno azul

El hidrógeno azul se basa en el proceso convencional de reforma del metano de vapor, pero el dióxido de carbono producido como un subproducto se captura y se secuenea bajo tierra. Es una fuente de hidrógeno limpio con un bajo contenido de carbono.

Turquesa de hidrógeno

Uno de los colores más nuevos que se unen al espectro de hidrógeno, el hidrógeno turquesa se produce a través de un proceso llamado pirólisis de metano. Sus principales salidas son el hidrógeno y el carbono sólido. Si bien el hidrógeno turquesa no tiene un impacto probado a escala aún, tiene potencial como solución de bajas emisiones si los científicos pueden encontrar formas de impulsar el proceso térmico con energía renovable y usar o almacenar adecuadamente el subproducto de carbono.

De hidrógeno rosado

El hidrógeno rosado golpea la energía nuclear para alimentar la electrólisis necesaria para producirlo. Las altas temperaturas de los reactores nucleares brindan un beneficio adicional: el calor extremo produce vapor que puede usarse para la electrólisis o la reforma del metano de vapor a base de gas fósil en otras formas de producción de hidrógeno.

Hidrógeno marrón/negro

Si el hidrógeno verde y azul tienen la clave para una producción de hidrógeno más limpia, el hidrógeno marrón o negro es el opuesto y el más perjudicial para el medioambiente. Confiando en la gasificación del carbón para producir hidrógeno, este proceso libera emisiones nocivas de carbono que pueden tener un impacto duradero en en nuestra climática.

Hidrógeno verde

En medio del arco iris de hidrógeno, el hidrógeno verde es la única variedad producida con cero emisiones dañinas de gases de efecto invernadero. Se crea a partir de fuentes de energía renovables como el solar, el viento y la energía hidroeléctrica para el agua de electrolizar. La reacción resultante produce solo hidrógeno y oxígeno, lo que significa que el dióxido de carbono cero se emite en el proceso.

Si bien los beneficios del hidrógeno ecológico son importantes, su producción es más costosa en la actualidad. Por lo tanto, el hidrógeno verde conforma solo un pequeño porcentaje de la producción actual de hidrógeno. Pero a medida que se hacen nuevos avances e innovaciones en el hidrógeno verde, el precio se reduce y es de esperar que se vuelva común en todo el mundo.

El futuro del hidrógeno es verde

El hidrógeno se ha utilizado como combustible durante más de dos siglos. En la actualidad, miles de vehículos y máquinas de todo el mundo están impulsados por células de combustible de hidrógeno. El énfasis en reducir las emisiones de carbono y trabajar hacia un futuro más ecológico y sostenible ha cambiado el enfoque de muchos líderes de energía, incluido Cummins, a la inversión y la innovación en la producción de hidrógeno ecológico. Podría ser el oro al final del arco iris de hidrógeno.

El costo de producción ha ralentizado la adopción a gran escala de la energía de hidrógeno. Muchos líderes en la industria de la energía ahora están haciendo hincapié en hacer que las células de combustible de hidrógeno estén más fácilmente disponibles para los consumidores. Cummins se basa en nuestra tecnología de electrozer líder en la industria para reducir el costo de las células de combustible de hidrógeno y hacer que sea más fácil obtener soluciones de energía ecológica en las manos de nuestros clientes.

El hidrógeno verde no solo está tomando el centro del escenario en el sector privado, tampoco. Los gobiernos de todo el mundo están poniendo en marcha estrategias de hidrógeno y aprobando leyes para alentar la producción y el uso de estas tecnologías ecológicas.

Las emocionantes posibilidades del hidrógeno ecológico están guiando la innovación para Cummins y otros líderes de la energía, pero la idea de un futuro con cero emisiones no puede depender únicamente del hidrógeno verde. Aprovechamos todas nuestras tecnologías de energía alternativas para mejorar la descarbonización a nivel mundial y brindar las soluciones adecuadas en el momento adecuado a nuestros clientes que buscan sostenibilidad.

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Tipos de recursos de energía distribuida

Los recursos energéticos distribuidos, o DERs, se han expandido rápidamente durante la última década. Su expansión es uno de los cambios más importantes que ha experimentado el sector Power Generation en ese período.

Si los DERs son nuevos para usted, no olvide revisar Qué son los recursos de energía distribuidos y cómo funcionan antes de seguir adelante.

Los propietarios de viviendas y las empresas instalan a los DERs para reducir sus facturas de energía y tener energía de respaldo en caso de un corte de servicio.

Las compañías de servicios públicos y los productores de energía independientes (IPPs) instalan los DERs como activos autónomos en la red para suministrar una variedad de servicios de red. Cada vez más, la industria se centra en la agregación de los DERs residenciales y comerciales para brindar servicios a la red eléctrica. Hay varios beneficios de los recursos de energía distribuidos en estos casos de uso, incluidos el aplazamiento de la transmisión y el equilibrio de generación.

Los DERs incluyen varias categorías de tecnologías de generación de energía pequeñas y modulares. Estos son los principales:

Pequeño Hydro como un recurso de energía distribuida

La hidroelectricidad sigue siendo una de las formas más utilizadas de de energía renovable .

Existen plantas hidroeléctricas de todas las escalas, desde las enormes represas de la autoridad del Valle de Tennessee hasta las pequeñas turbinas de funcionamiento del río que ofrecen unos kilovatios de energía. El pequeño Hydro consiste en unidades más pequeñas de 5 MW, aunque las definiciones varían. Las pequeñas unidades hidroeléctricas generalmente no implican represas, por lo que tienen menos impacto ambiental que los proyectos grandes y se pueden construir con menos burocracia.

Se construyen pequeñas centrales hidroeléctricas donde quiera que haya arroyos, ríos y otros recursos hídricos, lo que naturalmente resulta en un modelo de desarrollo altamente distribuido.

Recursos solares como energía distribuida

Los paneles solares son una de las tecnologías de generación de energía de más rápido crecimiento.

En los sectores residencial, comercial e industrial, el crecimiento de la energía solar ha sido promovido por políticas de medición de la tarifa de piensos y de la red, además de precios que caen rápidamente en los arreglos solares. Bajo aranceles de alimentación, los servicios públicos deben comprar electricidad solar a propietarios de viviendas y negocios, generalmente a un precio atractivo.

Entretanto, las políticas de medición neta permiten a los productores solares acreditar la electricidad que produjeron, en contra de su consumo, en su factura de servicios públicos. Cuando tales políticas están en vigor, las cantidades significativas de los grupos de energía solar se han integrado así en la red eléctrica más amplia.

Respuesta a la demanda como recurso de energía distribuida

Los esquemas de respuesta a la demanda también han existido por mucho tiempo.

Tradicionalmente, consistían en acuerdos entre compañías de servicios públicos y sitios industriales con grandes cargas eléctricas. Cuando la compañía llamó, la fábrica cerró un grupo de máquinas grandes o calentadores, lo que aliviaba la carga en la red.

Últimamente, los planes de respuesta a la demanda han seguido un formato aún más distribuido.

Los cambios en el entorno regulatorio han permitido que los propietarios de viviendas y las pequeñas empresas se conviertan en agregados de respuesta a la demanda. La carga de un solo hogar no es significativa en términos de equilibrar la red. Cuando se suma, sin embargo, la carga de varios miles de hogares constituye un DER que los servicios públicos han llegado a valorar altamente.

Almacenamiento de energía de la batería como recurso de energía distribuida

El almacenamiento de energía de la batería ha estado creciendo a un ritmo rápido desde su aparición en el sector de la energía como una tecnología convencional en 2016.

La mayoría de los sistemas de baterías estacionarios en servicio o en construcción hoy en día usan baterías de iones de litio, del mismo tipo que los teléfonos de potencia y los vehículos eléctricos, pero otros tipos de tecnologías de almacenamiento de energía estacionaria se usan a veces en aplicaciones de energía. Las baterías de flujo, por ejemplo, son una categoría emergente de baterías de almacenamiento de energía que usan un electrolito líquido, y se pueden hacer para durar mucho tiempo, superando muchos de los desafíos tecnológicos de las baterías de iones de litio.

Existen sistemas de almacenamiento de energía de la batería de todas las básculas, desde sistemas centralizados grandes con varios cientos de megavatios-horas de capacidad hasta baterías para el hogar con una calificación de unos pocos kilovatios-hora. Este último puede incluirse en agregaciones de plantas de energía virtual junto con contratos de respuesta a la demanda. Las agregaciones de almacenamiento de energía residencial son en realidad una innovación que se ha implementado recientemente a escala.

Generadores de energía como recursos de energía distribuida

Los generadores de energía autónomos son una opción popular para muchos negocios y propietarios de viviendas. Los generadores comerciales y residenciales se usan normalmente para proporcionar energía de respaldo.

Tipos de recursos de energía distribuida

Para centros de datos, hospitales, centros de control de tráfico aéreo y muchos otros tipos de actividades, un corte de energía puede llevar a consecuencias negativas significativas, por lo que los generadores de respaldo se mantienen en el lugar en caso de un corte de red.

Algunos centros también usan generadores in situ durante tiempos normales para optimizar su perfil energético. La mayoría de las veces, estos generadores sirven las propias necesidades de la instalación y no están interconectados con la red de una manera que les permite exportar energía.

Sin embargo, cada vez más, los gerentes de las instalaciones pueden ingresar a acuerdos de compra de energía (PPAs) con la compañía de servicios públicos, o con personas desinteresados privadas a las que suministran energía a través de la red. Desde un punto de vista económico, esto tiene mucho sentido. ¿Por qué dejar a los generadores de respaldo hacer nada más del 99% del tiempo cuando podrían ser usados para hacer dinero en cambio?

No son solo los generadores industriales grandes los que se pueden usar para exportar energía a la red. Los generadores comerciales y residenciales de pequeña escala también pueden ser agregados en plantas de energía virtual de la misma manera que los sistemas de respuesta de demanda y de baterías.

Las próximas tecnologías de recursos energéticos distribuidos

Los recursos energéticos distribuidos pertenecen a un campo que evoluciona rápidamente.

Es probable que varias tecnologías próximas logren una apelación amplia en la próxima década o dos. las células de combustible , por ejemplo, dependen de tecnologías que se entienden bien. Aunque su costo sigue siendo prohibitivamente alto para las aplicaciones convencionales, muchas compañías e instituciones de investigación están desarrollando celdas de combustible más asequibles. En un hogar, una pila de combustible podría funcionar con gas natural o hidrógeno y podría proporcionar electricidad, calor y agua caliente, todo en el mismo paquete. Las células de combustible podrían, al igual que los generadores, estar también interconectadas a la red y servir como DERs.

Algunos ven la utilización de vehículos eléctricos para proporcionar almacenamiento de energía en la red como una especie de Santo Grial de la tecnología de DER. Los vehículos eléctricos contienen células de batería de iones de litio que son muy similares a las celdas de la batería que se usan en los paquetes de baterías para el hogar y en aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala. Cuando están enchufados, sus baterías tienen el potencial de servir como activos de almacenamiento de energía distribuida para la red. Hay varios obstáculos técnicos y prácticos a superar antes de que esto pueda ser el caso, pero este es un área de investigación y desarrollo activo.

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Beneficios de los recursos de energía distribuida

Los recursos de energía distribuida, o DERs, son cada vez más populares entre los servicios públicos y los participantes en el mercado mayorista de electricidad.

Los DERs son una categoría de generación de energía recursos definidos por su tamaño y su ubicación. Las definiciones varían, pero pocos DERs físicos serían mayores a un par de megavatios. Los generadores de diésel o de gas natural, las microturbinas, las unidades hidroeléctricas de funcionamiento del río, los arreglos solares, las turbinas eólicas y las unidades de almacenamiento de energía de la batería son los submegavatios comunes. Para obtener más información sobre esto, consulte ¿Qué son los recursos de energía distribuidos y cómo funcionan .

Los DERs, al ser más pequeños en tamaño que las plantas de energía tradicionales, tienen requisitos de permisos más bajos, usan menos tierra y no implican grandes actualizaciones de infraestructura.

Fundamentalmente, muchos DERs ya están allí. Los DERs se pueden encontrar dentro de Microgrids , redes de generación central y más allá. Muchas casas y negocios ahora están equipadas con unidades de almacenamiento de energía de la batería o generadores de energía de respaldo diseñados para su propio uso. Cada vez más, las compañías de servicios públicos y los agregadores de DER incorporan estos activos en plantas de energía virtual que soportan la red eléctrica más amplia. Desde la perspectiva de una compañía de servicios públicos, instalar las actualizaciones de comunicaciones y la plataforma de software necesarias para controlar eficazmente estos activos existentes como una planta de energía virtual es más fácil, menos costosa y más rápida que crear un recurso de generación equivalente desde cero.

Los DERs también pueden estar ubicados cerca de los centros de carga. La mayoría de las personas no quieren vivir junto a una planta de energía, por lo que históricamente, las plantas de energía se han construido lejos de las ciudades. En la mayoría de las partes del mundo, esto ha llevado a un modelo de desarrollo de red de energía donde las grandes plantas de energía remotas están conectadas a los clientes a través de líneas de transmisión de larga distancia. Estas líneas de transmisión tienen una capacidad limitada, lo que crea una variedad de restricciones que los servicios públicos y los operadores de red deben administrar cuidadosamente. No es suficiente con generar electricidad -la electricidad también necesita ser entregada a los consumidores.

En cambio, los DERs pueden ser desplegados y ubicados en áreas densamente pobladas. Las unidades residenciales de almacenamiento de energía, por ejemplo, se encuentran en centros de población. Del mismo modo, los generadores de respuesta a la demanda suelen ser proporcionados por fábricas ubicadas en áreas industriales y, cada vez más, por casas ubicadas en vecindarios residenciales.

Hay diferentes tipos de recursos de energía distribuida disponibles para estos diversos escenarios de aplicación.

Sus atributos únicos significan que los DERs colocados estratégicamente pueden ofrecer beneficios atractivos a cambio de una inversión relativamente pequeña. Estos beneficios se pueden clasificar de la siguiente manera:

Beneficios de los DERs: aplazamiento de la transmisión y la distribución

Los DERs que se encuentran dentro o cerca de las ciudades no están sujetos a restricciones de transmisión de la misma manera que las centrales de energía remotas.

Por el contrario, aliviar las restricciones de transmisión y distribución es una de las principales razones por las que los servicios públicos despliegan los DERs. Esto se conoce como aplazamiento de la transmisión o aplazamiento de la distribución. Cuando, por ejemplo, crece una pequeña ciudad, llega un momento en el que las líneas de transmisión existentes ya no son suficientes para transportar toda la electricidad necesaria. Tradicionalmente, se construiría una nueva línea de transmisión.

La implementación de los DERs dentro de los límites de la ciudad proporciona una alternativa. Una inversión relativamente pequeña en los DERs puede resultar en suficiente capacidad disponible localmente para sostener el crecimiento incremental de la ciudad por unos pocos años.

La capacidad adicional permite a la compañía de servicios públicos aplazar la construcción de nuevas líneas de energía durante varios años sin comprometer la confiabilidad de la fuente de energía de la ciudad. Desde un punto de vista financiero, retrasar una inversión tan importante puede ahorrarle a la compañía de servicios públicos y, a la vez, a los ratepayers, mucho dinero.

Los recursos de energía distribuida proporcionan una manera para que las compañías de servicios públicos aplazen costosas actualizaciones de red

Beneficios de los DERs: capacidad de generación y equilibrio

En algunos casos, puede ser posible evitar construir una nueva línea de transmisión por completo. Si se despliegan suficientes DERs dentro de una ciudad, los DERs pueden potencialmente afeitarse los picos en la demanda eléctrica proveniente de la ciudad. Las unidades de almacenamiento de energía de baterías , los generadores de respaldo y los recursos de respuesta a la demanda, específicamente, son excelentes maneras de reducir la demanda máxima.

El resultado es que la ciudad tiene un perfil de carga más plano, que es más fácil de soportar, lo que reduce el nivel de inversión que se necesita en la infraestructura regional de red eléctrica. Por ejemplo, esto puede retrasar o eliminar la necesidad de construir una nueva planta de energía de peaker, actualizar una subestación o construir nuevas líneas de transmisión.

Los activos de afeitado de pico tienen una demanda especialmente alta en áreas en las que el potencial de de energía renovable como la energía solar o eólica es bueno. En algunas de esas áreas, el rápido crecimiento de la energía solar y eólica, bajo modelos distribuidos y centralizados, ha hecho que sea muy difícil equilibrar la red eléctrica. Los recursos solares y de energía eólica son inherentemente intermitentes, por lo que se necesitan otros recursos para equilibrarlos.

Para simplificar, por cada megavatios de capacidad solar en la red, otro megavatio de capacidad no intermitente debe estar disponible para los días nublados y para las tardes-esto es lo que los recursos de afeitado de punta hacen.

Beneficios de los DERs: servicios auxiliares

Los servicios auxiliares constituyen la tercera categoría de beneficios de DER.

Asegurarse de que los consumidores reciban corriente alterna sin distorsión, con una frecuencia de exactamente 50 Hz y un voltaje de 120V exactamente, no es una tarea simple. La compañía de servicios públicos o el operador de red dependen de un conjunto de recursos de servicio especializados para lograr la calidad de servicio requerida.

Por ejemplo, si se detecta una desviación de frecuencia en la red, el operador del sistema puede solicitar la intervención de los recursos de control de frecuencia. Los recursos de control de frecuencia pueden ser recursos de generación de energía o de respuesta a la demanda. Al agregar o eliminar una pequeña cantidad de energía de la red, devuelven la frecuencia de la red a su valor nominal.

Los servicios auxiliares han sido tradicionalmente proporcionados por grandes unidades de producción como las centrales de carbón. En los últimos años, sin embargo, los DERs han surgido como alternativas válidas para ciertas categorías de servicios auxiliares.

Algunas categorías de DERs, por ejemplo, son excelentes para brindar servicios de respuesta rápida, como el control de frecuencia rápida. En el mejor de los mejores, las plantas de energía térmica grandes tardan varios minutos en arrancar o aumentar cuando responden a las llamadas de control de frecuencia. Las unidades de almacenamiento de energía de la batería, en cambio, pueden responder en milisegundos.

De la misma manera, los recursos residenciales de demanda-respuesta pueden ofrecer reducciones de carga en segundos o menos.

En algunas áreas, los DERs han tenido tanto éxito que han desplazado casi por completo las unidades de generación de energía tradicional para ciertas categorías de servicios auxiliares. En el Reino Unido, por ejemplo, más del 90% de los contratos de capacidad de servicio auxiliar otorgados por el operador de la red en los últimos años han ido a los recursos agregados de demanda-respuesta, unidades de almacenamiento de energía o centrales hidroeléctricas. Por lo tanto, los DERs pueden haber contribuido, de manera indirecta, a la jubilación de las centrales eléctricas de carbón y gas, que anteriormente subsistían al ofrecer servicios auxiliares a la red.

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Beneficios de los combustibles alternativos y la flexibilidad del combustible

Los motores de combustión interna que usan combustibles tradicionales y alternativos son una parte integral de la vida en todas las partes del mundo. Se usan casi universalmente en vehículos de motor de todo tipo, en generación de energía y más. Tradicionalmente, los motores de combustión interna funcionan con combustibles líquidos. Estos combustibles se destilan a partir del petróleo. Piense en gasolina, diésel, queroseno o aceite de combustible pesado.

¿Qué son los combustibles alternativos?

Los combustibles fósiles líquidos son convenientes y asequibles, pero no son los únicos combustibles que los motores pueden quemar. De hecho, los combustibles alternativos han estado disponibles durante el tiempo que los motores de combustión interna han existido. Por ejemplo, los vehículos que se ejecutan en un combustible conocido como gas de la madera fueron ampliamente utilizados durante la segunda guerra mundial. Esto permitió ahorrar combustible necesario para el esfuerzo de guerra. El gas de la madera fue generado por la combustión incompleta de astillas de madera. El proceso se llevaría a cabo en una especie de hervidor de agua grande. La tetera se podría colocar en un remolque detrás de un vehículo, y desde allí se canaliza hasta el motor del vehículo.

Hoy en día, pocos vehículos funcionan con gas de madera, pero muchos otros combustibles alternativos están disponibles, y se están desarrollando varios más. Algunos, como el gas natural comprimido (GNC) y el gas de petróleo líquido (GLP-una mezcla de propano y butano), se derivan de los combustibles fósiles. Otros, como los diésel renovables, el biodiésel, el etanol y el biogás, se obtienen a partir de cultivos energéticos o de residuos orgánicos. Puede ver Cuáles son los combustibles con bajo contenido de carbono para obtener más información.

Los avances en la ingeniería química y otras disciplinas también han hecho posible sintetizar metano, hidrógeno, diésel y más de materias primas no fósiles como el dióxido de carbono (CO2) y el agua con electricidad renovable. Estos combustibles sintéticos a veces se conocen como combustibles electrónicos. Puede ver Qué son los de potencia a x y los combustibles electrónicos para obtener más información.

El diésel renovable se puede usar como reemplazo en el drop-in. Para la mayoría de los motores, no se necesita ninguna modificación. El Biodiesels debe mezclarse con diésel fósil para su uso en motores de encendido por compresión estándar (CI). El etanol, básicamente, el alcohol también se puede usar en vehículos tradicionales de SI (encendido por chispa) cuando se combina con gasolina. La mezcla de etanol es extremadamente común. Más del 98% de la gasolina que se vende en los Estados Unidos contiene una proporción significativa de etanol.

Por ejemplo, el motor Cummins Inc. ethos Spark encendido puede funcionar con E85 (85% de etanol) sin ninguna modificación. Mientras tanto, los motores capaces de funcionar con combustible Flex pueden usar una mezcla de gasolina y etanol del 51% al 83% (E85). Los vehículos con esta capacidad, conocidos como vehículos con flexibilidad de combustible, no son raros: según el Departamento de energía de los EE. UU., hay más de 21 millones vehículos con Flex por combustible que conducen por carreteras de Estados Unidos.

¿Qué es la flexibilidad del combustible?

La flexibilidad del combustible también es una opción para los propietarios de equipos que desean usar GNC o GLP como alternativa a la gasolina. Cualquiera de los dos se puede lograr con la adición de un sistema de combustible separado y la adición de un nuevo juego de inyectores de combustible en el motor. Los propietarios de vehículos de combustible dual pueden funcionar así con GNC y, si no hay estación de abastecimiento de GNC cerca cuando el combustible gaseoso se acabe, continúe conduciendo con gasolina.

Los combustibles alternativos no son solo para vehículos de carretera. Las maquinarias agrícolas, los de equipos de minería , los buques, locomotoras y otros vehículos pueden beneficiarse potencialmente del uso de combustibles alternativos. Los combustibles alternativos también son una opción para los motores de combustión interna estacionaria. Los motores estacionarios se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales como la extracción de petróleo y gas o la generación de energía . Los propietarios de plantas de energía pueden cumplir más fácilmente con sus objetivos operativos y financieros cuando tienen la opción de usar diésel tradicional, biodiésel o gas natural en su planta de energía. Las centrales eléctricas basadas en generadores de energía de motor alternativo , por ejemplo, pueden arrancar sus motores en gas natural. Una vez que los motores están funcionando, pueden cambiarse al biodiésel, lo que permite un funcionamiento sin de net CO 2.

Las empresas que operan flotas de vehículos están constantemente haciendo concesiones entre múltiples objetivos, tales como la reducción de los costos de capital, la reducción de los costos de mantenimiento, la reducción de los costos de combustible y la reducción de emisiones, a la vez que se tienen en cuenta las restricciones de rango y reabastecimiento Adoptar el uso de un combustible alternativo puede ayudar a promover uno o más de esos objetivos.

Beneficios ambientales de combustibles alternativos

Usar un combustible alternativo puede ser una buena manera de reducir las emisiones de carbono. La quema de combustibles fósiles libera carbono a la atmósfera que anteriormente se almacenó bajo tierra.

Los biocombustibles, en cambio, liberan el carbono que fue tomado de la atmósfera por los cultivos de los que están hechos. Esta es la razón por la que los biocombustibles se cree que son combustibles 2 libres de net-CO. De manera similar, el combustible de gas natural renovable producido a partir del vertedero o gas de alcantarillado puede considerarse como un combustible con una intensidad de carbono negativa.

Para las empresas que desean reducir su huella de carbono, los combustibles alternativos presentan una variedad de opciones. El cambio a GNC o GLP puede resultar en importantes reducciones de CO 2 , a pesar de su naturaleza fósil. El uso de un combustible con un mayor contenido de etanol o biodiésel también puede ser efectivo. Para las empresas que buscan más reducciones en emisiones de CO 2 , las conversiones completas al biodiésel, al aceite vegetal tratado con hidrógeno (HVO), al etanol, al gas natural renovable, o incluso al hidrogeno, o a un combustible electrónico también pueden ser una opción.

Además de CO 2 , los motores de combustión interna emiten otros gases en el escape. La mayoría de las empresas deberían estar preocupadas por las emisiones no relacionadas con el carbono de sus flotas de vehículos. Los combustibles alternativos de combustión limpia pueden ayudar en ese sentido. En algunos casos, por ejemplo, convertir un camión diésel para funcionar con GNC puede ser más rentable a largo plazo que invertir en equipos de control de emisiones de escape diésel.

En ciertas industrias, además, las emisiones no Carboneras plantean un conjunto específico de problemas. Estos problemas pueden llevar a soluciones transformadoras diseñadas en torno a un combustible alternativo. Las minas, por ejemplo, requieren un potente sistema de ventilación para mantener un ambiente seguro y transpirable. Con la maquinaria pesada operando bajo tierra, esta no es una tarea fácil. Operar ese sistema de ventilación puede ser muy costoso y consumir mucha energía. Estas consideraciones han llevado a varias compañías mineras a explorar opciones para alimentar esta maquinaria con hidrógeno. El uso de hidrógeno como combustible no resultaría en ninguna emisión, y por lo tanto, necesidades de ventilación más pequeñas.

Beneficios económicos de combustibles alternativos

Los combustibles fósiles tradicionales como la gasolina y el diésel son generalmente convenientes y asequibles, pero hay situaciones en las que los combustibles alternativos son más baratos. El gas natural, específicamente, ha sido consistentemente más barato que la gasolina y el diésel cuando se mide con un galón equivalente a gasolina. Los operadores de autobuses urbanos, camiones contenedores y otros vehículos comerciales han ahorrado millones de dólares al convertir sus flotas para que funcionen con CNG.

El biogás se puede utilizar para generar electricidad y calor para el proceso de tratamiento de agua

Además de ser bajo, el precio del gas natural también es estable con el tiempo. Los precios del gas natural tienden a evitar las fluctuaciones cíclicas de los precios que los combustibles a base de petróleo, como la experiencia en gasolina. Como resultado, los propietarios de los vehículos de gas natural comprimido disfrutan de costos de operación que son tanto más bajos como más predecibles.

Mantenimiento y otras ventajas de combustibles alternativos

Los combustibles alternativos presentan una variedad de otras ventajas. Aquí hay algunos beneficios adicionales:

  • de vida útil: a diferencia de la gasolina y el diésel, el gas natural y el propano tienen una vida útil ilimitada, al igual que los e-combustibles con base en hidrógeno y amoníaco. Esto también es cierto en el caso de varias formulaciones nuevas de biodiésel y diésel sintético, que pueden durar hasta 10 años.
  • de compatibilidad ambiental : el biodiésel y el diésel renovable también son biodegradables, no tóxicos y producen menos gases. Del mismo modo, el GLP y el gas natural probablemente no provocaría contaminación del suelo o del agua si se derrama, ya que simplemente se vaporizaban.
  • necesidades de mantenimiento reducidas : el gas natural y el propano tienden a quemar más limpio que los combustibles líquidos. Por lo tanto, una cantidad menor de hollín hace su camino hacia el aceite del motor. Algunos operadores se aprovechan de esto al extender los intervalos de cambio de aceite. Cuando hay una gran flota de vehículos involucrados, esto puede resultar fácilmente en un ahorro de decenas de miles de dólares o más.
  • performance : las mezclas de biodiésel y etanol también tienen calificaciones más altas de cetano y octano que el diésel no mezclado o la gasolina, lo que proporciona un mejor rendimiento y aceleración. Esta es una de las razones por las cuales; en los Estados Unidos, NASCAR anuncia su uso de una mezcla de etanol y gasolina que contiene 15% de etanol, mucho más que el combustible promedio disponible en la bomba.

Los combustibles alternativos son mucho más comunes de lo que muchas personas se dan cuenta. Varios tipos de combustibles alternativos con un historial probado están disponibles y, cuando se despliegan con prudencia, pueden ayudar a las empresas a cumplir con sus objetivos de reducción ambiental y de costos.

Beneficios de combustibles alternativos específicos para su negocio

Su negocio tiene características y necesidades distintivas. Como resultado, es posible que algunos de estos combustibles alternativos sean más valiosos que otros. También hay otros factores como la disponibilidad de combustible, el caso de uso y las regulaciones locales que debe tener en cuenta.

Estos factores adicionales a menudo están más localizados. Puede beneficiarse de trabajar con un socio experto en estos aspectos locales y entender su negocio de manera más íntima. Le recomendamos que comuníquese con un socio local para encontrar la solución que mejor se adapte a su negocio y necesite .

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Aytek Yuksel

Aytek Yuksel es el líder en marketing de contenidos para Cummins Inc., con un enfoque en los mercados de sistemas de energía. Aytek se unió a la compañía en 2008. Desde entonces, ha trabajado en varios puestos de marketing y ahora le ofrece los aprendizajes de nuestros mercados clave, que van desde los mercados industriales hasta los residenciales. Aytek vive en Minneapolis, Minnesota con su esposa y sus dos hijos.

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