Resumen | Hasta hace poco el mercado de la electricidad no estaba sujeto a la competencia,
vendiendo además dicha energía únicamente mediante contratos fijos. Con la reciente
apertura del mercado eléctrico se ha abierto un abanico ...
Hasta hace poco el mercado de la electricidad no estaba sujeto a la competencia,
vendiendo además dicha energía únicamente mediante contratos fijos. Con la reciente
apertura del mercado eléctrico se ha abierto un abanico de posibilidades que benefician
tanto al sector económico como al medioambiental. Han aparecido nuevos tipos de
contratos que hacen que la demanda de energía pueda fluctuar lo que hace que las
empresas eléctricas deban tener unas mayores previsiones de la demanda. En este punto
es en el que aparece como respuesta a este problema la puesta en marcha de la
cogeneración en la industria, representando una solución para ambas partes. Por un
lado, las empresas eléctricas pueden proveerse de una mayor cantidad de electricidad
mientras que, por el otro lado, la cogeneración representa una disminución de los costes
para las industrias que la llevan a cabo, ya que ese ingreso extra obtenido por la reventa
de la electricidad ofrece la posibilidad de aumentar los beneficios. Además de estas dos
ventajas ya expuestas, es cuanto menos reseñable el beneficio que representa para el
medio ambiente la adopción de este método debido al aprovechamiento de las materias
primas, lo que aumenta el rendimiento de las centrales, así como la disminución de
emisiones al medio ambiente.
Para llevar a cabo este estudio que determinará la factibilidad de la puesta en marcha
de la cogeneración mediante la disminución de los costes, el proyecto que aquí acontece
se divide en seis apartados bien diferenciados que, uno tras otro, irán aportando los
conocimientos necesarios para la comprensión global del proyecto.
En primer lugar se lleva a cabo una introducción en la que se habla de la reciente
apertura del mercado eléctrico así como se explica a rasgos generales cual es el objetivo
a tratar en este informe.
A continuación se puede encontrar una explicación del funcionamiento de las redes de
calor urbana así como de la cogeneración. Estas redes de calor urbanas se componen de
una o varias unidades de producción de calor (centrales) las cuales usan diferentes
materias primas para la producción del mismo, transportándolo mediante una red de
distribución primaria hasta diferentes subestaciones de intercambio las cuales, mediante
una red de distribución secundaria, llegará a los diferentes hogares. Es en este punto en
el que entra la cogeneración, que no es más que el aprovechamiento del calor que
expulsan estas centrales (hasta ahora energía perdida) mediante una turbina,
intercambiador u otro elemento poder generar electricidad u otro tipo de energía (en este
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proyecto se tratará de electricidad). Este aprovechamiento de la energía se traduce en
una disminución del gasto en materias primas (combustibles), en un aumento del
rendimiento (ya que con la misma materia prima se obtiene mucho más producto) así
como una menor expulsión de desechos al medioambiente.
Una vez comprendido el proceso que se quiere obtener con este proyecto, se da paso a
la explicación del Formalismo ERTN (“Extended Resource Task Network”), que es el
método usado para obtener un modelo lineal del problema a resolver mediante el
software ILOG CPLEX. Un ERTN es un grafo orientado que permite modelar las
operaciones de flujo de un proceso, estando compuesto de ocho tipos de nodos y cinco
tipos de arcos que establecen las bases para la correcta construcción de un modelo
lineal. Gracias a estos elementos que componen el ERTN se van a poder modelar
balances de materia, así como flujos de materia conservativos y no conservativos. Una
vez presentados estos elementos se procede a presentar las restricciones básicas del
modelo como son las relaciones entre recursos, las producciones mínimas y máximas de
los recursos, la importación/exportación de materia prima, el balance de materia en los
nodos de estado, la producción y el consumo de recursos y, finalmente, la función
objetivo del problema, que se trata de la minimización de los costes, siendo estos costes
el de almacenamiento, el de importación, el coste operativo y la ganancia eléctrica,
siendo esta última la que disminuye los costes al tratarse de los ingresos percibidos tras
la reventa de electricidad.
Una vez descrito el modelo lineal se procede a comenzar con la simulación en el
software ILOG CPLEX. Para dicha simulación se van a llevar a cabo dos hipótesis: en
primer lugar la respuesta a la demanda de calor y electricidad y en segundo la respuesta
únicamente a la demanda de calor, no produciéndose por tanto electricidad, sirviendo
esta hipótesis para comparar las dos opciones comprobando qué caso es más
beneficioso, pudiendo visualizar a golpe de vista los beneficios económicos que
conlleva la puesta en marcha de la cogeneración. Para llevar a cabo la simulación se va
a partir de un primer escenario sencillo que sirve para validar el modelo, buscando
obtener una buena respuesta a la demanda.
Posteriormente en un segundo escenario se añadirán varias hipótesis más como son la
adición de la restricción de fluctuación de la demanda, los tiempos de marcha y paro así
como se tendrán en cuenta los costes de almacenamiento y de materia prima, que no
habían sido tenidos en cuenta en el primer escenario de validación.
A continuación en el tercer escenario expuesto se completará aún más el modelo,
teniendo en cuenta un factor crucial económicamente hablando. El precio de la
electricidad es volátil, lo que conlleva que su precio dependa de diversos factores como
puede ser el periodo del día, la época del año o incluso factores puntuales como pudiera
ser el aumento del precio de la electricidad como consecuencia de una ola de calor o de
frío, lo que lleva al aumento del uso de calefactores o aires acondicionados. Es por ello,
que al ser variante el precio, puede darse el caso en el que el precio de reventa de la
electricidad sea menor que el precio operativo por estar produciendo la misma, por lo
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que estaría costando más dinero del que se ganaría por la reventa, no siendo
consecuentemente conveniente la puesta en marcha del generador de electricidad.
Volviendo a la descripción del escenario, esto será tenido en cuenta por lo que se hará
una comparación de la producción óptima en tres sub-escenarios, cada uno de ellos con
tres precios de reventa diferentes para ver si el modelo decide poner en marcha el
elemento generador de electricidad o no. Además, se tendrán dos demandas diferentes
de calor con vistas al escenario final, el más parecido a la realidad. Estas dos demandas
diferentes se tratan de vapor a presión media y vapor a presión alta, las cuales deben ser
siempre satisfechas al contrario que la electricidad, que será el modelo el que decida si
le conviene producir o no.
Por último se llegará al escenario final, el cual se aproxima a lo que puede ser un
núcleo urbano con industrias muy cerca del mismo. Estas industrias estarán dotadas de
elementos que permiten producir energía así como vapor de presiones alta y media, que
sirvan tanto para autoabastecerse como para abastecer al núcleo urbano colindante.
Asimismo, el núcleo urbano contará también con elementos que le permitirán esta
conversión, quedando únicamente que implementar estos cambios para poder ver los
resultados finales que se obtendrán.
Para finalizar se hará una conclusión de todo lo plasmado en este proyecto
recapitulando las soluciones obtenidas buscando obtener resultados concluyentes así
como comentar alguna posible mejora que pudiera plantearse.
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