Programa de construcción de plantas generadoras que satisfagan las necesidades de consumo de población

Se tiene una carga inicial de 1.2 GW, al cabo de 13.5 años crecerá  a  11 GW. ¿Cuántas plantas generadoras y de qué tipo se requiere para este desarrollo?

OBJETIVO

El objetivo de este proyecto es hacer un programa de construcción de plantas generadoras que satisfagan las necesidades  de consumo de población. Este consumo tiene una carga inicial de 1.2 GW y al cabo de 13.5 años crecerá hasta 11 GW. Este incremento en la capacidad de generación se realizó tomando en cuenta un supuesto aumento en la demanda de acuerdo a las necesidades de la población.

INTRODUCCIÓN

El esparcimiento de un sistema eléctrico siempre se realiza tomando en cuenta el crecimiento de la población y como consecuencia el incremento en la demanda, de esta forma es necesario realizar un estudio estratégico que contemple los siguientes aspectos:

• Realizar un estudio sobre los recursos existentes en el país, considerando su disponibilidad, la reserva con la que se cuenta y el costo que se requiere para poder utilizar dicho recurso.
• Establecer cuáles son las plantas que se tienen actualmente, así como su capacidad de generación y que posibilidades se tienen para lograr una expansión adecuada, en función del estudio realizado sobre los recursos naturales.
• Determinar la ubicación que tendrán las plantas generadoras, tratando de optimizar y distribuir de manera adecuada las nuevas unidades, con el fin de aprovechar los recursos con los que se cuente en cada región y de esta forma lograr una expansión de la red de transmisión lo menos costosa posible.
• Identificar cuáles son las plantas generadoras que se instalarán en función de la capacidad de generación de cada una de ellas, el recurso natural con el que se cuenta, la vida útil propia y la disponibilidad de cada planta, así como los costos de instalación y de operación de estas unidades, fijando un periodo mínimo de amortización. Por último también es necesario hacer un estudio sobre el impacto ambiental que provocaran estas construcciones.

Después de haber hecho todo este análisis es necesario establecer cuáles serán las unidades que tendrán la función de cubrir la demanda base, la demanda promedio y la demanda pico, considerando lo siguiente:

Las unidades base son aquellas que producirán la mayor parte de la generación y siempre permanecerán sincronizadas al sistema, lo que implica que se tomarán como referencia para el resto de las plantas, es decir,  las unidades intermedias y las unidades pico de generación se harán coincidir en frecuencia con la de la unidad base cuando la carga así lo requiera.

Las unidades intermedias son de mediana capacidad y tienen la función de cubrir la demanda por periodos no tan grandes, pero si considerables, con el fin de proporcionar a la carga la potencia requerida para mantener el sistema en funcionamiento, por lo regular tienen un periodo de vida útil mucho más pequeño que las unidades base.

Por último las unidades pico son utilizadas, como su nombre lo indica en periodos en los que la carga exige mayor potencia. Por el funcionamiento de este tipo de unidades el costo de instalación y de operación resulta muy alto y tienen un periodo de vida muy corto. La utilización de este tipo de plantas queda restringida únicamente a emergencias.

Una vez realizado todo lo anterior, es necesario establecer cuáles serán las restricciones que nos limitarán en el desarrollo del proyecto, así como los aspectos que no tomaremos en cuenta en la realización del mismo.

En el presente estudio se propondrá la instalación de las plantas generadoras en función del incremento de un modelo de crecimiento de la demanda energética, que se mostrará posteriormente, pero no se considerará el aspecto económico ya que no se establece cuales son las limitantes  financieras del proyecto, lo cual nos da mayor libertad de elegir los diferentes tipos de plantas generadoras a instalar, por otro lado un estudio de esta magnitud necesitaría abarcar un análisis de los diferentes tipos de zonas geográficas en las que se pretendan llevar a cabo dichas obras, lo cual resulta imposible en un periodo de tiempo tan pequeño, además que el costo de este tipo de estudios es excesivo, limitándonos con esto a realizar una disertación no tan completa, pero si muy coherente acerca de la expansión del sistema eléctrico nacional.

DESARROLLO

Para poder llevar a cabo este proyecto, es necesario establecer un modelo de  crecimiento de la demanda energética en función del crecimiento de la población y del desarrollo económico del país.

Considerando que partimos de una generación de 1.2 GW y deseamos tener una capacidad de generación de 11 GW en 13.5 años, establecemos de manera consecuente, que el incremento en capacidad instalada propuesta toma en cuenta el aspecto demográfico y financiero del país.

[pic 1]

Por lo tanto, para realizar este proyecto se considerará la tasa de crecimiento del consumo de energía eléctrica anual constante del 60%, calculada con la consideración del 20% adicional a la demanda final al cabo de 13.5 años.

Esto se observa en la siguiente gráfica y se muestra en las tablas de crecimiento anual, que a continuación se muestran.

[pic 2]

Como podemos ver el crecimiento anual es de aproximadamente 800 MW, el cual es un valor que va casi a la par de la demanda anual, pero el número de plantas generadoras a instalar será considerable debido al pronóstico de la demanda.

Es importante recalcar que las plantas comienzan a operar antes de que finalice su construcción. Es decir, se pone en operación en el momento en que alguna de las unidades ya esta lista.

Con base a los datos anteriores, es factible poder realizar la selección de las plantas generadoras, pero antes de llevar a cabo esta elección nos auxiliaremos en la curva de demanda o de carga no cronológica, la cual nos proporcionará información general muy valiosa acerca de la clasificación de las unidades generadoras en función del costo de operación, los posibles tipos de plantas a utilizar van en orden ascendente conforme a su costo de operación, esto se muestra a continuación:

1. Planta generadora hidroeléctrica de agua corriente.
2. Planta generadora hidroeléctrica con de vaso de almacenamiento (no restringido)
3. Planta generadora nucleoeléctrica
4. Planta generadora hidroeléctrica con vaso de almacenamiento (restringido)
5. Planta generadora termoeléctrica de vapor antigua
6. Planta generadora termoeléctrica de vapor moderna
7. Planta generadora para picos o puntas de carga

[pic 3]

En esta gráfica podemos apreciar  que las plantas generadoras en la base tienen un costo de operación menor y las plantas ubicadas en la punta tienen un costo de operación mayor, razón por la cual evitaremos las plantas de la punta.

Al observar la grafica anterior y considerando los recursos naturales existentes en el país nos inclinamos a escoger cuatro tipos de plantas generadoras como las encargadas de proporcionar la potencia que requerimos en el lapso de tiempo señalado; unidad termoeléctrica, unidad hidroeléctrica, unidad nucleoeléctrica y unidad de turbogas.

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