Avances e Innovaciones tecnológicas en el campo de la energía de los últimos años

Energía térmica de gas (20$ por kW)

La producción de electricidad a partir del gas, es conocida por tener relativamente unos bajos costes de operación y mantenimiento, si se compara con otros métodos de generación, y las estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía (IEA) lo demuestran.

Las centrales eléctricas equipadas con turbinas de combustión de ciclo simple -incluso el más común (y menos eficiente) en tecnología de gas-, han llegado a un promedio anual de coste por operación y mantenimiento de sólo 20$ por kilovatio (kW) producido, por lo que esta tecnología resulta la opción más barata en términos O&M de la industria.

De acuerdo con cifras de la IEA, las plantas de gas más sofisticadas también se benefician de un panorama económico favorable en este sentido. La tecnología de turbinas de gas de ciclo combinado (CCGT por su siglas en inglés) pueden aumentar la eficiencia en un 39% para turbinas simples a un 60% en coste O&M promedio de 25$ por kW. Mientras que las plantas de cogeneración (CHP), empujan la eficiencia a más del 80% por un similarmente modesto aumento del coste O&M.

El mantenimiento de un efectivo sistema de lubricación para turbinas de gas, es una consideración importante para las plantas eléctricas a partir de gas como medida de mantenimiento preventivo, y forma un componente vital de gastos de operación y mantenimiento.

En un sentido más amplio, teniendo en cuenta cómo las energías renovables se están convirtiendo en una parte cada vez más grande del mix energético de las economías desarrolladas, las plantas de gas con su capacidad de producir de forma rápida o reducir sus operaciones según sea necesario, son cada vez más importantes como un suplemento seguro y variable que apoya a un suministro renovable intermitente.

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Energía solar fotovoltaica a gran escala (25$ por kW)

Fruto del continuo desarrollo de la tecnología solar fotovoltaica (PV) es que a 25$ por kW, ha logrado posicionar las instalaciones fotovoltaicas a gran escala entre las tecnologías de generación de energía más baratas en términos de operaciones y mantenimiento. Por supuesto, la relativa simplicidad de la energía solar fotovoltaica es el factor que se define aquí.

La limpieza de los paneles fotovoltaicos junto con una cuidadosa monitorización de las unidades de inversores y subsistemas de CA, son las tareas de mantenimiento primarias en este tipo de instalaciones.

La IEA también proyecta abruptamente una caída de los costes iniciales de capital para estos proyectos hasta el año 2035, lo que significa que la energía solar fotovoltaica está alcanzando rápidamente a los combustibles fósiles como una propuesta financiera atractiva, unido a sus ventajas de adopción como una alternativa respetuosa con el medio ambiente.

La energía solar concentrada (CSP por sus siglas en inglés) por otro lado, es una tecnología más sofisticada y novedosa que aún no se ha beneficiado de la investigación y del desarrollo colectivo que está impulsando positivamente los costes de la energía solar fotovoltaica. Con los gastos de capital por las nubes y una carga en términos de O&M de 290$ por kW en Europa, la tecnología CSP es actualmente muy cara de operar y mantener. Pero se espera que unos materiales más resistentes y unos costes de los componentes en declive, traigan una disminución significativa de los costos de operación y mantenimiento en los decenios venideros; la IEA prevé que la O&M en las plantas de CSP se sitúe en 183$ por kW para el año 2035.

 

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Energía térmica de carbón subcrítica (43$ por kW)

El carbón ha sido durante mucho tiempo el caballo de batalla del mercado de la generación eléctrica. Sin embargo, puede encontrarse en el ocaso de su reinado, pues considerando que los legisladores ambientales buscan limitar su dependencia de la energía del carbón. Pero sus fuertes ventajas financieras en el horizonte hacen del carbón una opción económicamente competitiva. No obstante, los costes de operación y mantenimiento no son espectacularmente bajos para el carbón.

Por ejemplo, las plantas subcríticas como la opción más barata, llega a 43$ por kW, aumentándose los costes de manera constante a través de las modernas tecnologías de combustión de carbón ultrasupercrítica y supercríticas más eficientes, antes de llegar a los 88$ por kW, en el caso de las opciones con menores niveles de polución y captura de carbono integradas en plantas de ciclo combinado de gasificación (IGCC).

Uno de los principales impulsores de los costes Operación y Mantenimiento (O&M) en las plantas de carbón, es el seguimiento y el mantenimiento de muchos componentes móviles que intervienen en el proceso de generación, incluyendo turbinas y grupos electrógenos, transportadores de carbón y sistemas de manipulación.

Como las centrales eléctricas de carbón son a menudo centrales de base, con frecuencia se espera que estos componentes operen continuamente mientras son sometidos a cargas pesadas y altas temperaturas, así como a diversos niveles de polvo, suciedad y humedad.

Las innovaciones en el mantenimiento predictivo y la optimización de activos, han ayudado a reducir los costes a través de los años, pero con respecto al gasto en términos O&M en este sector de peso en la industria, se espera que se mantenga estable hasta 2035.

 

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Energía hidroeléctrica a gran escala (53$ por kW)

La energía hidroeléctrica a gran escala es en la actualidad significativamente más barata de operar y mantener, en comparación a los proyectos de menor envergadura. El primero tiene un coste promedio anual O&M de 53$ por kW, mientras que las más pequeñas alcanzan los 70$.

Inusualmente, sin embargo, el coste de mantenimiento de grandes instalaciones como presas y diques, están previstos que aumenten en lugar de caer en el futuro, igualándose incluso casi con los costes estables de la energía hidroeléctrica a pequeña escala en 2035.

El envejecido equipamiento de necesario reemplazo en represas hidroeléctricas, así como la complejidad de la operación y el mantenimiento de los nuevos equipos junto a los componentes de mayor edad, pueden explicar en parte el aumento gradual previsto por la IEA.

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Energía eólica terrestre (46$ por kW)

Los costes de operación y mantenimiento de las instalaciones eólicas en áreas terrestres, ahora rivalizan con las tecnologías de carbón más simples con sus 46$ por kW, y se espera que caiga por debajo del carbón en el 2020. Su contraparte en entornos marítimos, que requieren de mayores fondos de capital, son actualmente estimados en 181$ por kW, casi cuatro veces el gasto de las instalaciones en tierra.

Los métodos automatizados de monitorización del equipamiento fuera de las instalaciones, son cada vez más importantes como una estrategia de mantenimiento eficaz en tiempo y costes, especialmente en alta mar, donde el acceso a las turbinas para la reparación o modificación de su funcionamiento, es una operación costosa en sí misma.

Los ingenieros de Siemens han instalado el sistema de monitorización remoto “WebWPS SCADA” en todos sus aerogeneradores modernos, consiguiendo en promedio resolver el 80% de las actividades operativas y de mantenimiento en turbinas de forma remota a los diez minutos de establecerse un cambio, evitando la necesidad de que un técnico visite el sitio para realizar una inspección.

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