Este documento discute la necesidad de flexibilidad en los sistemas eléctricos para integrar crecientes cantidades de energías renovables. Explora diferentes opciones de generación, incluyendo renovables como solar, eólica e hidroeléctrica, así como térmicas como gas natural y carbón. También analiza soluciones de almacenamiento, transmisión, distribución y gestión de la demanda para mejorar la flexibilidad del sistema. El documento concluye que se necesitan múltiples soluciones tecnológicas e institucionales

1. Flexibilidad en los sistemas
eléctricos
IV Simposio Empresarial Internacional FUNSEAM
El principal desafío hacia la sostenibilidad, visto desde ACS SCE
José A. Nebrera. ACS SCE

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ALMACENAMIENTO
Flexibilidad. Futuro y Viabilidad de los sistemas eléctricos
 Integración de crecientes proporciones de renovables en el mix de generación
 Generación distribuida, autoconsumo, smart grids
 Evolución acelerada de la tecnología en todos los campos
 Integración de redes y mercados a nivel regional y continental; en Europa, Energy Union
GENERACIÓN
DEMANDA
TRANSMISIÓN
FLEXIBILIDAD

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La Perspectiva desde ACS SCE
ACS SCE: Ingeniería aplicada a un amplio espectro de infraestructuras energéticas y relacionadas con la sostenibilidad,
movilidad, agua, TICs
Ciclo Combinado. BremenCrescent Dunes. Termosolar
Gestión Integral y energética Madrid. SICE, ETRACentro de Gestión de la DGT de Palma de Mallorca. ETRA

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Generación fósil: gas natural (1)
 Ciclo simple: usado especialmente para cubrir picos de demanda.
 Baja eficiencia relativa, coste variable dependiente del combustible utilizado, con incertidumbres a medio y largo plazo
(incluyendo la del coste de emisiones)
 Ciclo combinado: buen rendimiento; coste depende de utilización; papel futuro de back-up de renovables (¿a qué escala
territorial?)
Ciclo Combinado de Mittelsbüren Bremen. Cobra.
Cliente SWB
Ciclo Simple. Eten. Perú (Régimen Concesional)

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Generación fósil: gas natural (2)
 Los CCs tienen una gran capacidad de proporcionar servicios de flexibilidad a los sistemas eléctricos: inercia
(frecuencia, respuesta a huecos de tensión), regulación reactiva, rampa de entrada y salida…
 El uso del gas natural será necesario durante algunos decenios, especialmente en áreas aisladas con escaso
potencial de recursos renovables (i.e. Japón) donde otras soluciones de flexibilidad son complejas. Atención
a la evolución de los precios del gas y al coste de emisiones
 Capacidad de hibridación con renovables (p.e. Termosolar, concepto HYSOL de Cobra)
Diagramas del Prototipo de Hibridación de energía solar con Gas Natural o Biogás.

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Generación Fósil: Nuclear
 En operación: Muy bajas emisiones, coste muy atractivo tras amortización, extensión vida útil
 Nuevas: Sensibilidad opinión pública, incertidumbre costes y plazos de construcción, provisiones para
desmantelamiento y custodia residuos
 Plantas a desmantelar en Europa
 Nuevas plantas: China, Golfo, RSA…
 Flexibilidad: Inercia, control frecuencia, reactiva… difícil entrada-salida, tamaño en relación con el del sistema, en
caso de parada no programada (ver p.e. Bélgica)
Panorámica Central Nuclear Almaraz
Central Nuclear Trillo

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Generación Fósil: Carbón
 Coste emisiones, especialmente con calidades inferiores
 Flexibilidad: buena inercia, control frecuencia, reactiva. Baja flexibilidad en rampas de entrada y salida
Central Térmica de Carbón. Mejillones, Chile. Cliente GDF Suez

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 Probablemente, la fuente renovable menos flexible y más incómoda para el sistema: entra (o no, si ese día
toca neblina matinal imprevisible) y sale casi a la vez en un amplio territorio; muy estacional… pero muy
económica
 Puede mejorar algo con electrónica de potencia
Generación renovable. PV Concentrada
Ubicada donde existen condiciones adecuadas: irradiación, terreno
Planta Fotovoltaica Lesedi Sudáfrica Planta Fotovoltaica Letsatsi Sudáfrica

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Generación renovable. Termosolar
Concentrada, ubicada donde existen condiciones adecuadas
 Muy flexible si hay recurso, gracias al almacenamiento
 Buena inercia, capacidad de apoyar frecuencia, control reactiva
 Rampas rápidas de entrada salida
 Fácil de hibridar con turbina de gas, componiendo un ciclo combinado virtual con el concepto HYSOL
 Estacionalidad, pero posibilidad de firmeza a través de la hibridación
Planta Termosolar Crescent Dunes. Tonopah, Desierto de Nevada. USA

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Hibridación. PV + CSP + Almacenamiento
Aumenta la eficiencia y reduce costes. Facilita el control de la potencia activa y reactiva.
La producción de la central es adaptable a la curva de demanda eléctrica de un país.
Máxima Flexibilidad Operativa  Electricidad firme y gestionable.
Nuevo concepto de configuración de plantas CSP.

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Generación renovable. Eólica Onshore. Off-shore.
Concentrada, ubicada donde existen condiciones adecuadas
• No gestionables, aunque, gracias a los avances tecnológicos, cada vez más predecibles
• A mayor participación en el mix, más predecible en el conjunto de los parques de un territorio
• Aunque su entrada puede ocasionar grandes necesidades de flexibilidad, al entrar y salir con rampas muy
pronunciadas, es algo menos difícil que la PV, sobre todo en amplios territorios (transmisión a larga distancia)
• Estacional, mucho menos viento en verano
Parque eólico “Los Cocos”. República Dominicana

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Generación renovable. Eólica Off-shore. FLOCAN 5
Patente nacional concedida
ESTRUCTURA SUMERGIBLE DE SOPORTE ACTIVO PARA TORRES DE
GENERADORES Y SUBESTACIONES O ELEMENTOS SIMILARES, EN
INSTALACIONES MARÍTIMAS
Ensayos en el Canal del Pardo del Prototipo FLOCAN
 En rápido proceso de reducción de costes
 Futuro prometedor para la flotante
 Muy buena predictibilidad

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Generación renovable. Hidroeléctrica
Concentrada, ubicada donde existen condiciones adecuadas
 Excelente flexibilidad (si tiene embalse)
 Escasez de buenos emplazamientos
 Noruega, transmisión
Central Hidráulica RENACE II
Central Hidráulica Montelirio. Vista del Azud

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 Predecible pero no gestionable
 Estacional / Escaso potencial en muchos sistemas . FIRMEZA?
 Actualmente tenemos más de 15 proyectos en marcha (mayoritariamente en
Latinoamérica)
 Sólo en Europa hay 14 mil pequeñas centrales hidroeléctricas en
funcionamiento.
 Gran potencial por explotar en países emergentes con buenas condiciones
climatológicas y orográficas.
Generación renovable. Minihidroeléctrica (fluyente)
Central Minihidroeléctrica. “Las Perlas” 11 MW. Panamá Central Minihidroeléctrica. De Anillo. Unión Fenosa. 8 MW. España

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HIDRÁULICA (fluyente). INGA: Un proyecto único
Capex ~$11 bn
Power 4.800 MW OHL length 1,700 km
Constr. time 6 years

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 Mejor en cogeneración
 Huella ambiental real?
 Similar al carbón: mucha inercia a las rampas, dificultad de entrada-salida
Generación renovable. BIOMASA
Planta de Biomasa. Bagazo de caña de azúcar. San Pedro, República Dominicana.

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PV (tejado): mismo problema que la gran PV;
Está por ver el interés económico de su asociación con almacenamiento (TESLA)
Mini-eólica: de momento, mercado muy limitado
Mini-almacenamiento: costes? Merecerá la pena alguna vez?
Nada clara la rentabilidad de pequeñas unidades de generación eléctrica con Biomasa,
Biocarburantes? (necesidad de desarrollo de los biocarburantes de 2º y 3º generación)
Más viable en países muy fríos con biomasa muy barata,
Generación asociada a “district heating” poco flexible, mandan las necesidades de calefacción
Cogeneración Industrial: igual, mandan las necesidades de calor.
Generación Distribuida. Cerca del punto de Consumo
 Reduce las pérdidas en la red eléctrica, al menos teóricamente. Redes de transporte más cortas, reducción de
pérdidas y ahorros relacionados con la elevación de tensión
 Puede mejorar la fiabilidad y la calidad del sistema, si está integrada y controlada
 Potencias reducidas
 De momento necesita Back – up y/o almacenamiento local
No obstante:
Planta de Cogeneración Cervecera. República Dominicana

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Industria/Minería
Bastantes posibilidades, dependiendo del tipo de industria: interrumpibilidad,
especialmente parcial y limitada en el tiempo.
Flexibilidad en la Demanda.
Distribución / Comercial
En general, difícil y poco significativa
Transporte
Puede ser significativa en transporte ferroviario (reuso de la energía de frenada).
Especialmente ayudaría el que hubiese flotas de autobuses y vehículos eléctricos
Doméstica/Urbana
Hay posibilidades interesantes relacionadas con “el internet de las cosas”, la
telegestión de contadores, las Smart Cities (p.e. alumbrado público)…
La filial Servicios Auxiliares de Cobra Instalaciones y Servicios. S.A.
ha ejecutado algo más de 1,5 MM de órdenes de servicio de
cambio de contadores antiguos por nuevos de telegestión.
Al servicio de las Distribuidoras, y en cumplimiento de la nueva
regulación europea y española…

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Transmisión
 Redes nacionales: la eliminación de cuellos de botella permite
mejorar la flexibilidad del sistema
 Conexiones transfronterizas: principal objetivo hasta ahora ha
sido el apoyo mutuo en caso de incidencias o grandes
desviaciones imprevistas
 Redes Pan-Europeas (e-Highways): (i) transporte de grandes
cantidades de renovables; (ii) proporcionar/compartir potencia
de respaldo ante fluctuaciones de las renovables; (iii) facilitar la
ubicación de las renovables donde sea más económico,
facilitando la sostenibilidad económica del proceso de
descarbonización de los sistemas eléctricos
BRITIB
Cobra colabora con REE en el diseño y desarrollo de equipamiento de
electrónica de potencia, destinado a flexibilizar la red eléctrica,
mejorando la capacidad de transporte, eficiencia y calidad de suministro.
Para ello, REE se apoya en la experiencia de Cobra como integrador de
soluciones avanzadas para la red de transporte, y para la especificación e
ingeniería de sistemas auxiliares.

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Distribución/Comercialización/Gestión de Recarga de VEs/
Smart Grids
Se define SMART GRID a la integración dinámica de la ingeniería eléctrica y las TIC’s dentro del negocio de la energía eléctrica,
permitiendo que las áreas de coordinación de protecciones, control, instrumentación, medida, calidad y administración de energía,
etc., sean conectadas en un solo sistema de gestión con el objetivo primordial de realizar un uso eficiente y racional de la energía.
ACS - SCE dentro de una SMART GRID tiene presencia y actividad en todas las áreas, a
través de varias de sus empresas, y actualmente participa en proyectos de innovación
para el desarrollo e impulso de este reto con las principales distribuidoras eléctricas.

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Lotes 1 y 2. UTE Luz Madrid Centro y UTE Luz Madrid Este.
Plazo de ejecución de 8 años. A partir de 21/04/2014
En dichas adjudicaciones se realizan tareas de
 Mantenimiento y gestión del alumbrado público y los sistemas de control de la movilidad por
instalaciones de semáforos.
 Mantenimiento y gestión de los sistemas de los túneles de toda la ciudad.
 Mantenimiento y gestión de la totalidad de las instalaciones hidráulicas ornamentales adscritas al
contrato en el término municipal.
Gestión de la Demanda. Instalaciones Urbanas
Lote 1: LUZMADRID CENTRO Lote 2: LUZMADRID OESTE
Alumbrado
Público
79.943 Puntos de luz
865 centros de mando
Gestionados desde Centro de control
75.622 Puntos de luz
930 centros de mando
Gestionados desde Centro de control
Gestión de la
Movilidad
868 Reguladores semafóricos
Gestionados desde Centro de control
598 Reguladoressemafóricos
Gestionados desde Centro de control
Túneles
30 túneles
15 centralizados y 15 a centralizar
> 23.000 ml de recorrido
--
I.H.O. --
432 instalaciones
173.000 m2 lámina de agua
641 bombas
304 con instalación de alumbrado
Con las medidas a implementar en este periodo se prevén ahorros en
Alumbrado Público de alrededor un 38,9% y en Infraestructuras Hidráulicas
Ornamentales del 22,6%
Los servicios públicos pueden contribuir más a la eficiencia
y a la gestión de la demanda

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CAPACIDADES SISTEMA GIC
Inteligencia para poder realizar una gestión eficaz de la
demanda
Flexibilidad, para poder incorporar en el futuro
funcionalidades que no están actualmente disponibles.
Seguridad, para dotar de fiabilidad al sistema.
Robustez, para seguir funcionando de manera eficaz a
pesar de la incorporación de externalidades.
Estandarización, para permitir una libertad de recarga a
lo largo de todo un territorio.
La gestión de recarga (y eventualmente, la utilización de las baterías como almacenamiento o V2G) tiene un gran potencial
como suministrador de servicios de flexibilidad.
Vehículos Eléctricos. Gestión de recarga.
GIC es el fruto de la experiencia adquirida por ACS y sus filiales en los últimos años en el desarrollo de infraestructuras
para vehículos eléctricos:
 ACS ha participado activamente en el estudio de las posibles soluciones para dotar a España de las necesarias
infraestructuras para vehículos eléctricos.
 Fue miembro de los grupos de trabajo convocados por el Ministerio de Industria para la redacción de la Estrategia
Integral para el impulso del Vehículo Eléctrico en España.
 ACS colabora activamente con los principales fabricantes de vehículos, apoyando numerosas iniciativas de movilidad
sostenible

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Almacenamiento
Almacenamiento Vallesol 1
La aparición/ generalización de tecnologías de almacenamiento a gran
escala en condiciones económicas y ambientales aceptables cambiaría
por completo el panorama de la descarbonización sostenible, acelerando
sustancialmente el cambio de paradigma
 Almacenamiento en el punto de origen (eólica, PV)
 Almacenamiento en nodos de consumo
 Uso del almacenamiento en sales de las termosolares (bajo
rendimiento)
 Compartir grandes capacidades de almacenamiento a escala
europea Hidroeléctrica Noruega)
La reducción de costes del almacenamiento a pequeña escala contribuirá
a aumentar la flexibilidad de ciertas tecnologías de generación (p.e. PV).
Las diferentes tecnologías de almacenamiento, con la excepción del
bombeo, son de momento caras y/o ineficientes:
 A gran Escala: Hidroeléctrica reversible (Bombeo) y Térmico
 En redes: Pilas, Baterías Condensadores, supercondensadores y
volantes de inercia
 A nivel de usuario final: Baterías, supercondensadores y volantes
de inercia.

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Conclusiones
La flexibilidad es requisito para un alto grado de descarbonización sostenible de los sistemas
eléctricos. Existe la tecnología básica para conseguir esta flexibilidad actuando sobre todos los
factores:
1. En las tecnologías de generación, especialmente en las renovables, queda amplio margen de mejora
por evolución tecnológica, tanto en las plantas propiamente dichas como cuando se consideran en su
conjunto: electrónica de potencia, meteorología avanzada, almacenamientos “internos”, etc.
2. En gestión de la demanda hay mucho que hacer, y hay tecnología disponible para hacerlo con
inversiones razonables: contadores digitales, “internet de las cosas”, VE, smart grids en que confluyen
demanda, generación y almacenamiento, …
3. La transmisión a larga distancia de grandes volúmenes de energía es clave para acomodar de forma
económicamente atractiva un gran porcentaje de renovables en el mix, especialmente hidroeléctrica,
eólica y termosolar: HVDC, Statcoms, redes de continua…
4. El almacenamiento fuera del bombeo, y con la salvedad de la posible utilización de los almacenes
térmicos de la termosolar, es todavía demasiado caro, pero avanza a buen ritmo, y es probable que
empiece a ser comercialmente atractivo en pocos años

25. MUCHAS GRACIAS
José Alfonso Nebrera
ACS Servicios, Comunicaciones y Energía
Director General
janebrera@acsindustria.com
World Leaders in infrastructures…