CARTA EDITORIAL
Transición energética, tan urgente como distante La transición energética no da lugar a equívocos para los tiempos que corren, en los que debe priorizarse el bien planetario, en el entendido de que la crisis climática obliga a cambiar el modelo energético, supeditado a los hidrocarburos. ¿Es el camino de los recursos no renovables la forma en la que enfrentaremos la crisis? México ha sido una economía petrolera, y de caerse los ingresos de este sector sin un sucedáneo, el país atravesaría una crisis sin precedentes. De acuerdo con el Inegi, Pemex aporta el 10 por ciento del PIB, además de contribuir con el 37 por ciento de los ingresos del sector público. ¿Somos una economía dependiente de los hidrocarburos? Sin duda. Haber depositado tanto a la economía petrolera devino en una visión que no ha sido sustituida hasta nuestros días. La transición energética no ha sido tersa. El giro de timón en la política económica del país ha modificado los planes de energías renovables planteados en la Reforma Energética, en la
que se aseguraba que México tendría el 35 por ciento de energías renovables para 2024. El tema de portada de esta edición aborda la posibilidad de transitar hacia una economía energética verde, pues, asegura el autor, la tecnología ha avanzado lo suficiente para descarbonizar al país, pero no sólo estima importante la innovación, sino también las políticas, la investigación, la inversión, etcétera. Abandonar el tecnoptimismo es una manera diferente y más acertada de resolver la crisis climática. La tecnología al servicio de iniciativas poco integrales no es la respuesta; es, cuando mucho, un síntoma del empacho ideológico y poco comprometido con el que se pretende resolver nuestro sistema extractivista. Por las fechas en que esta edición esté circulando, se llevará a cabo la COP25, en donde una vez más las naciones se intentarán alinear para salvar al planeta. Se deberá, antes bien, comenzar a trazar las líneas de acción para una civilización resiliente. Los editores
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2 CE SEPTIEMBRE 2017
CONTENIDO Directorio Néstor Hernández M. Presidente Guillermo Guarneros H. Director General Antonio Nieto Director Editorial Israel Olvera Director de Arte EDITORIAL Ricardo Donato Coeditor Liliana Ortega Coordinadora Editorial nadia.o@puntualmedia.com.mx Ana Carolina Salas Reportera Amira Huelgas Correctora Víctor M. Rodríguez Reyna Israel Hurtado Columnistas Alejandro González José Ordoñez López Juan Antonio Pinilla Rodríguez Moisés Rodríguez Carrasco Colaboradores Dr. José Luis Fernández Zayas Mtro. Gilberto Enríquez Harper Consejo Editorial ARTE Y FOTOGRAFÍA Jorge Monroy Editor gráfico
PORTADA
Ilustración de portada: Alejandro Rios
Samantha Luna Coeditora gráfica Alejandro Rios Coordinador gráfico Fernando A. Serrano Diseñador
EL PROBLEMA ENERGÉTICO MUNDIAL. ENERGÍAS RENOVABLES Y CAMBIO CLIMÁTICO La mitad del CO2 emitido tarda un siglo para eliminarse de la atmósfera, mientras que una parte de éste (cerca del 20 %) se mantiene durante muchos milenios
PRODUCCIÓN Sergio Hernández PUBLICIDAD Selene Mandujano Coordinadora Comercial selene.m@puntualmedia.com.mx
El papel de esta revista se obtiene de bosques sostenibles certificados Año 8, Núm. 6 · NOVIEMBRE - DICIEMBRE 2019
Impresa desde octubre de 2011 (antes Constructor Eléctrico)
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Energy Management Magazine es una publicación bimestral al servicio de la industria eléctrica, editada y publicada por Grupo Editorial Puntual Media, S. de R.L. de C.V., México, CDMX. Impresa en Página Editorial, S.A. de C.V. Progreso Núm. 10, Municipio Ixtapaluca, Col. Centro, C.P. 56530, Edo. de México. Editor Responsable: José Néstor Hernández Morales. Certificado de Reserva de Derechos de Autor en trámite, Certificado de Licitud de Contenido en trámite y Certificado de Licitud de Título en trámite ante la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas. Autorización SEPOMEX en trámite. Energy Management Magazine investiga la seriedad de sus anunciantes y colaboradores especiales, pero no se hace responsable por las ofertas y comentarios realizados por ellos.
Energy Management NOVIEMBRE - DICIEMBRE 2019
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PERFILES
ALGORITMOS TECNOLÓGICOS En Latinoamérica, el mercado de generación de energía eléctrica se estima en 800 millones de dólares 6 CÓDIGO DE RED
12 INFOGRAFÍA
EL CONTROL DEL FACTOR DE POTENCIA Y SUS ADECUACIONES
INDUSTRIA DE PETRÓLEO Y GAS.
Víctor M. Rodríguez Reyna
8 COLUMNA INVITADA EN MÉXICO, EL SOL BRILLA PARA TODOS Israel Hurtado
INDUSTRIA 4.0
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MODERNIZARSE PARA EVOLUCIONAR
La gestión energética es un proceso central para optimizar la parte productiva y mejorar el cuidado de la generación y eficacia de los equipos involucrados. En el desarrollo de nuevas plantas o nuevas fuentes de energía, la tecnología es la clave que permite esa transición hacia un mundo digital
Tecnología en la cadena de suministro
16 PANORAMA FOTO UN TRIDENTE DE LUZ Y EFICIENCIA
18 NEGOCIOS UN FUTURO SOSTENIBLE YRENTABLE
10 ELÉCTRICOS MOVERNOS CON ELECTRONES EN CIUDADES INTELIGENTES
38 ESPECIAL ENTREGA DEL PREMIO NACIONAL DE INGENIERÍA 2018
Israel Hurtado
12 INFOGRAFÍA INDUSTRIA DE PETRÓLEO Y GAS. Tecnología en la cadena de suministro
40 TÉCNICO REDUCCIÓN DEL CICLO DE PRUEBA DE ELEVACIÓN DE TEMPERATURA EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA
44 EFICIENCIA ENERGÉTICA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: PANORAMA ACTUAL MEXICANO
14 CASO DE ÉXITO VISIÓN AMBIENTAL QUE DEFINE EL FUTURO
48 TECH ESTACIONES DE CARGA TRIPP LITE
PANORAMA
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APRESURAR EL PASO HACIA LA DIGITALIZACIÓN
La infraestructura de la industria eléctrica en México está en su límite; el surgimiento de soluciones digitales, la llegada de tecnologías de energía distribuida cada vez más asequibles y la descarbonización están cambiando el panorama de esta industria considerada clave en nuestro país
El control del Factor de Potencia y sus adecuaciones Ingeniero Mecánico Electricista por la UNAM. Socio fundador y CEO de Capacitores Alpes Technologies México. Diplomado en Administración Pública y diversos diplomados en el sector eléctrico. Especialista en calidad y ahorro de energía eléctrica. Escribe en revistas especializadas del sector eléctrico y HVAC. Miembro de IEEE Capítulo México, ASHRAE y AMERIC.
Víctor M. Rodríguez Reyna
E
ntre las disposiciones de cumplimiento obligatorio inscritas en el Código de Red (CR) se encuentra la relativa a uno de los parámetros asociados al aprovechamiento adecuado de energía eléctrica: el Factor de Potencia (FP). El FP se mide en porcentajes, así que un 100 por ciento reflejará que toda la energía consumida se ha convertido en trabajo útil y no se ha desperdiciado en sostener el campo electromagnético de las máquinas inductivas conectadas por el Centro de Carga (CC) o por la Central Eléctrica (CE) generadora. El Código de Red establece que el FP debe ser, al menos, del 95 por ciento sostenido durante el 95 por ciento del tiempo, con mediciones realizadas cada cinco minutos. Entonces, ¿cuál es la diferencia de este requisito con respecto al recargo que se aplica, desde 1991, en los recibos de energía eléctrica por un FP inferior al 90 por ciento? ¿Quiénes deben cumplir la disposición de tener un FP sostenido de 95 por ciento? Aunque pudieran dar la impresión de que su naturaleza es simple, estas preguntas han sido planteadas en los diferentes foros en los que se ha tratado este tema. Por ello apuntaremos lo siguiente: La disposición del Código de Red para un Factor de Potencia de 95 por ciento sostenido aplica a todos los centros de carga y a centrales eléctricas con una demanda o generación mayor a 1,000 kW conectadas al Sistema Eléctrico Nacional por arriba de los 69,000 V (aunque se prevé que en un futuro se aplique a tensiones inferiores al nivel mencionado). En cambio, el requerimiento de mantener un FP mayor a 90 por ciento para evitar recargos en el monto de la factura eléctrica aplica a los usuarios o centros de carga conectados a un voltaje de
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Fotografía: cortesía de Capacitores Alpes Technologies
CÓDIGO DE RED
suministro mayor a 1,000 V (usualmente 13 mil 200, 23 mil o 34 mil 500 V). Un detalle técnico: si la carga presenta variaciones continuas, rápidas y de corta duración (menores a unos seis u ocho segundos), propias de los procesos automatizados, entonces habrá que tomar previsiones para controlar adecuadamente los bancos de capacitores que compensarán la energía inductiva desperdiciada. En las prestaciones de la mayoría de los bancos automáticos de capacitores, el tiempo para que el controlador digital envíe la señal de conexión o desconexión de uno de los pasos que conforman el equipo es normalmente de 30 segundos. Además, si un paso es desconectado, para su reconexión se requiere que los capacitores estén completamente descargados y el tiempo para su descarga completa normalmente es de 60 a 300 segundos. De no ser así, se producirá un sobrevoltaje en los capacitores con el consecuente (o inminente) riesgo de dañarlos. Para que la corrección del FP sea continua y se cumpla con el requerimiento del 95 por ciento sostenido, se deberán instrumentar ciertas adecuaciones: el controlador digital de potencia reactiva debe comandar en tiempo real la potencia capacitiva que requiere la red eléctrica. También deberán adecuarse los mecanismos de conexión y desconexión de los capacitores para incorporar tarjetas electrónicas tiristorizadas que efectúen dichas maniobras en tiempo real, de forma que los descarguen prácticamente en forma inmediata y estén en posibilidad de reconectarse a la velocidad de los procesos automáticos. Colateralmente, habrá que revisar los mecanismos de disipación de calor. Por otra parte, habrá que revisar el nivel de aceptación de voltaje de los capacitores y se deberá tomar en cuenta el nivel de armónicos para definir si necesitan reactores de rechazo para proteger a los capacitores y evitar la amplificación de la distorsión armónica de la red.
COLUMNA INVITADA
Abogado originario de Monterrey, su práctica profesional está enfocada principalmente a energía y se ha desempeñado en posiciones tanto del sector público como del privado. Es el secretario ejecutivo de la Asociación Mexicana de Energía Solar desde su fundación en 2014; consejero de la firma de abogados Thompson & Knight y presidente de la Academia Mexicana de Derecho Energético.
Israel Hurtado
La
energía solar se ha consolidado como una de las renovables con más presencia en México. Así lo demuestran las 50 centrales solares que actualmente se encuentran en operación comercial en 15 estados del país1, con una capacidad instalada de 3,701 MW e inversiones directas por más de 6,650 millones de dólares. Por su parte, la Generación Solar Distribuida también ha acelerado su crecimiento de manera importante. A la fecha existen más de 112,660 techos solares con una capacidad instalada de 818 MW e inversiones por más de 1,800 millones de dólares. Entre los beneficios de esta tecnología están los reducidos costos de instalación, la generación de empleo a nivel regional, así como importantes ahorros mensuales en las tarifas que pagan los usuarios finales. Desde el punto de vista ambiental, hasta ahora la instalación de estos techos solares han mitigado un millón 43 mil toneladas de dióxido de carbono, que equivale a plantar más de 77 millones de árboles. Entre los factores que han determinado el crecimiento acelerado y constante de la energía solar en México es que cada vez se promueve más el concepto de prosumidores –usuarios que producen y consumen energía en el mismo sitio–, además son instalaciones relativamente simples, con costos de operación mínimos, equipos más económicos y con una vida útil cada vez mayor, y ahora con tecnologías de almacenamiento en baterías. La alta irradiación del país también permite que más del 85 por ciento del
Fotografía: cortesía del autor
En México, el sol brilla para todos
territorio nacional sea óptimo para desarrollar proyectos solares. Todos estos elementos ponen a México en una posición envidiable dentro del entorno solar a nivel internacional y le permiten adquirir una mayor soberanía energética, que se traduce en un portafolio de generación sustentable a largo plazo. En este sentido, en el último reporte Perspectivas del Mercado Mundial, elaborado por Solar Power Europe, se señala que el país podría convertirse en el séptimo mayor generador de electricidad en el mundo a partir de fuentes solares en los próximos cinco años. Si bien los avances en el sector solar son muchos, aún queda un largo camino por recorrer. Es decir, para que el sector mantenga la tendencia de crecimiento es clave el óptimo funcionamiento del Mercado Eléctrico Mayorista. En este sentido, es indispensable que en el corto plazo se fortalezca su funcionamiento con políticas públicas que mejoren la transparencia en la formación de precios marginales locales. Finalmente, para que México pueda seguir aprovechando sus ilimitados recursos naturales y con ello potenciar el uso de las energías limpias es necesario continuar trabajando en marcos reguladores adecuados y esquemas simples y eficientes para que en 2024 más del 35 por ciento de la energía provenga de fuentes limpias, cumpliendo así los acuerdos internacionales para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
Aguascalientes, Baja California, Baja California Sur, Chihuahua, Coahuila, Durango, Estado de México, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Querétaro, San Luis Potosí, Sonora, Yucatán y Zacatecas.
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CONEXIONES
Mitos de los paneles solares De acuerdo con datos de la Comisión Reguladora de Energía (CRE), en México existen más de 110,000 techos solares. Sin embargo, aún persisten varias dudas y mitos acerca de esta tecnología, por lo que Enlight, empresa mexicana que en ocho años ha generado más de 22 mil 35,500 MWh con la instalación de paneles solares, despeja algunos de ellos: 1) “¡Es carísimo!, me voy a quedar en bancarrota” La tecnología fotovoltaica ha disminuido su precio más de 80 % en la última década, existen distintas facilidades de compra y financiamiento que permiten ver un ahorro de hasta 98 % desde el primer mes. Hay un retorno de inversión incluso menor a 3 años con una vida útil de más de 25 años de ahorros al generar tu propia electricidad. 2) “No podré instalar paneles solares en mi casa porque es muy pequeña” Los paneles solares cada día son más eficientes y permiten generar más energía en el mismo espacio. Se requiere una superficie relativamente pequeña para poder instalarlos. 3) “El uso de paneles solares es ilegal o podrían no permitirme usarlos en un futuro” La ley permite el uso de paneles solares en casas y negocios e incluso se fomenta su uso. El nuevo gobierno, en su Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional, estipula que se debe promover al máximo el aprovechamiento de energías renovables por los particulares. 4) “A la primera granizada se van a romper” Los paneles solares están diseñados para soportar todo tipo de climas, tanto áridos como gélidos. Así como soportan las altas temperaturas de un desierto, pueden soportar estar cubiertos en nieve por meses completos. Su material de alta resistencia es sometido a distintas pruebas para soportar las inclemencias del clima extremo como el granizo. 5) “Si el cielo está nublado no voy a tener energía en mi casa” Incluso en los días más nublados hay energía, ya que los paneles se cargan con luz ultravioleta. Además, los sistemas son interconectados con la red de CFE para que cuando los paneles no generen suficiente energía por mal tiempo o falta de luz solar, la vivienda se abastezca mediante la energía de la red. Cuando una empresa profesional de paneles solares diseña tu sistema debe evaluar la radiación solar promedio anual de tu techo para contemplarlo en su funcionamiento.
Fuente: Enlight
Fotografía: cortesía de Unilever
RENOVABLES
Red eléctrica 100 % renovable en cinco continentes Unilever anunció que sus fábricas, centros de investigación y desarrollo, oficinas, centros de datos, almacenes y centros de distribución alrededor de cinco continentes, ahora funcionan con redes de energía eléctrica 100 por ciento renovable. La transición de Unilever a la electricidad renovable se ha logrado mediante el impulso al desarrollo de los mercados locales de energía renovable, el 38 por ciento de su red de electricidad suministrada a través de Acuerdos Corporativos de Compra de Energía (PPA´s, por sus siglas en inglés) y tarifas de electricidad verde. En los sitios donde no ha sido posible realizar esto, ha comprado Certificados de Energía Renovable (REC, por sus siglas en inglés), los cuales están vinculados directamente a la generación de electricidad renovable. Este logro es un paso significativo para Unilever hacia su meta de convertirse en una empresa neutra en emisiones de carbono antes de 2030.
Fuente: Unilever
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ELÉCTRICOS
Tan sólo en México, el sector transporte es el segundo mayor emisor de gases de efecto invernadero, generando 174 millones de toneladas de CO2e, lo que equivale a un 26 % del total de las emisiones registradas Por Alejandro González
Fotografías: cortesía de Volvo Buses México
Desde el surgimiento de la industria automotriz, aunado a las múltiples revoluciones tecnológicas e industriales, las relaciones productivas, sociales y el entorno humano han evolucionado a pasos agigantados; la incursión y desarrollo de la electromovilidad en este sector secundan no sólo a los nuevos modelos de negocio, sino también al progreso de las smart cities o ciudades inteligentes. La importancia de las ciudades inteligentes radica en el hecho de que buscan identificar las necesidades de los ciudadanos y reaccionar a dichas demandas; transforman y optimizan las interacciones de los habitantes con sistemas y servicios (públicos y privados) existentes. En ese sentido, el transporte eléctrico juega un papel primordial en el funcionamiento, conectividad, sostenibilidad y expansión de las ciudades inteligentes. Por ello, los organismos gubernamentales deben considerar la necesidad de optimizar la movilidad y el transporte que trae consigo el aumento de la población urbana, lo que a su vez genera desafíos a las condiciones actuales, y la importancia de la planeación urbana para mitigar los impactos sociales y medioambientales. Ante esta problemática ambiental que afecta a distintos sectores, los organismos públicos, en colaboración con la academia y la iniciativa privada, han decidido revisar prioridades y estrategias para mejorar la calidad de vida en las urbes, desarrollando planes y programas que consideren una estrategia integral y a largo plazo que realmente conecte las ciudades.
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En temas de movilidad, por ejemplo, la Comisión Europea ha modificado la directiva referente a las carreteras limpias y energéticamente eficientes, para establecer objetivos de los miembros para la incorporación de autobuses de cero emisiones y bajas emisiones. La implementación de esta medida impulsa el sector, asegura la competitividad en la industria automotriz y acelera el mercado de la electromovilidad para poder alcanzar los objetivos acordados. En este marco, México tiene la tarea de replantear sus ciudades, tomando la movilidad sustentable y conectada como un elemento clave, para ello es necesario impulsar la electromovilidad en el transporte urbano a través de planes y/o estrategias que se alineen con las políticas de movilidad establecidas en diferentes ciudades inteligentes del mundo. En el caso específico de la red de autobuses, prima la necesidad de reducir la contaminación atmosférica y acústica en beneficio de la salud de los habitantes; lo cual ha provocado que sea un requisito que las flotas de transporte público se doten de vehículos híbridos y eléctricos. Dentro del Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional 2019-2033, se destaca que los Sistemas de Transporte Colectivos Eléctricos en la Ciudad de México, Guadalajara y Monterrey, dan servicio a millones de personas diariamente y sólo utilizan el 0.4 por ciento del consumo final del SEN (Sistema Eléctrico Nacional), reconociendo la urgencia de aumentar la flota de vehículos eléctricos en el transporte público, de carga y los particulares con la finalidad de optimizar la movilidad sustentable y conectada.
La planeación y expansión de las smart cities son necesarias debido a que más del 50 % de la población mundial vive en ciudades y, para el año 2050, se prevé que esta cifra se incremente hasta en un 70 %, según las Naciones Unidas
Sin embargo, la transición a estas tecnologías alternativas (que favorezcan mejores ciudades / aminore los impactos sociales) suele aumentar el grado de complejidad, ya que requieren una nueva infraestructura, involucrar a nuevos actores y mayor coordinación de los procesos de definición, contratación y ejecución. La adopción de autobuses eléctricos involucra, además de los vehículos, una gran red e infraestructura de carga. Si bien ambos son elementos interconectados que hay que planificar en conjunto, también es importante realizar un estudio de viabilidad integral que identifique las mejores soluciones para cada contexto local específico. Es erróneo pensar en un solo modelo o esquema de movilidad aplicable a todos los casos o espacios territoriales de la urbe, ya que tienen diferentes necesidades y prioridades. Por ejemplo, las necesidades de transporte en el centro de una ciudad son distintas a las de la periferia. Entonces, un circuito de electromovilidad con módulos de recarga instalados a cierta distancia es viable para el primer caso, mientras que un autobús hibrido o de bajas emisiones es factible para el segundo. Consideremos el contexto actual, donde en todo el territorio nacional existen apenas 900
cargadores o electrolineras, siendo la Ciudad de México, Nuevo León y Aguascalientes los estados que mayor estaciones de carga concentran con alrededor del 53 por ciento del total. El gran problema es el costo. Si bien la tecnología ya está disponible en el sector y el mercado, la migración a la movilidad eléctrica será gradual, ya que las ciudades enfrentan varias decisiones estratégicas, entre las que destacan el método de carga y la infraestructura. Para avanzar en la implementación de iniciativas inteligentes se requiere un esfuerzo en conjunto, en donde la industria automotriz, los gobiernos locales y las empresas productivas del Estado (CFE) identifiquen las oportunidades de colaboración y diseño de políticas públicas que impulsen el uso de vehículos eléctricos; así, se reducirían significativamente los altos precios para el consumidor final. No hay un tiempo exacto para la ejecución de un plan de electromovilidad, pero en la transición las ciudades pueden empezar a introducir autobuses híbridos e híbridos eléctricos, y lograr así generar los efectos medioambientales positivos que conlleva la electromovilidad y asegurar la conectividad que las ciudades inteligentes requieren. Los autobuses híbridos eléctricos son los medios de transporte más flexibles del mercado, ya que pueden operar en modo 100 por ciento eléctrico durante varios km (por ejemplo, dentro de zonas de cero emisiones), y también como un vehículo híbrido altamente eficiente en cualquier ruta, con o sin estaciones de carga. Si bien la electromovilidad en el transporte urbano es una realidad en varias ciudades de Europa, los esfuerzos en México deben estar encaminados hacia el desarrollo de un plan integral en el transporte eléctrico, de manera que las políticas públicas, en cuanto a temas de energía y movilidad, necesitan alinearse en una visión que beneficie a los diferentes sectores involucrados. Aunque, por el momento, se deben tomar medidas a corto y mediano plazo que contribuyan con esta transición energética.
Alejandro González Licenciado en Mercadotecnia por el Tecnológico de Monterrey con una Maestría en Negocios por parte de Birmingham Business School, en el Reino Unido. Cuenta con más de 15 años de experiencia en el área de mercadotecnia y comunicación estratégica para empresas de servicios, con un enfoque en desarrollo de marca, mercadotecnia y comunicación digital, generación de demanda y desarrollo comercial. Actualmente es gerente de Planeación de Mercadotecnia y Comunicación para Volvo Buses México.
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INFOGRAFÍA
Industria de petróleo y gas Tecnología en la cadena de suministro Actividades de
Exploración y extracción de hidrocarburos
UPSTREAM Monitoreo de volúmenes de producto
La tecnología permite monitorear y mantener un control volumétrico durante todo el trayecto de distribución, incrementando la seguridad de la cadena de suministro.
Sector de
DOWNSTREAM
Distribución y venta minorista de hidrocarburos y derivados
de los retos de la industria de petróleo y gas en México es lograr la eficiencia que se requiere hoy en día “ Uno en la cadena de suministro; para ello es necesario aprovechar tecnologías disruptivas oportunamente para garantizar la competitividad del sector, desde la exploración y producción, hasta la refinación y la venta minorista de hidrocarburos líquidos y gaseosos”:
Rubén Cruz, Socio líder de Energía y Recursos Naturales de KPMG en México 12 EM NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019
Las organizaciones se encuentran en procesos de prueba, implementación y aprovechamiento de soluciones tecnológicas para incrementar la eficiencia de sus operaciones. Sin embargo, aún es necesario conocer a profundidad las ventajas que ofrece cada solución para integrar procesos más eficientes desde la producción hasta la venta al consumidor.
Mejor control de costos
Las empresas que destaquen en control de costos serán capaces de generar ventajas competitivas sostenibles a largo plazo.
Transporte y almacenamiento de hidrocarburos
Segmento
MIDSTREAM
Optimización de la experiencia del cliente
Mediante soluciones tecnológicas es posible identificar hábitos y preferencias de consumo de determinados combustibles o servicios por parte de los consumidores.
REFLEXIÓN
Desde la optimización de costos y reducción de pérdidas, hasta la personalización de servicios y productos para el cliente, el denominador común del empleo de tecnología en la industria de petróleo y gas es mejorar los distintos eslabones de la cadena de suministro en favor de la organización y de sus grupos de interés. Infografía: cortesía de KPMG
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CASO DE ÉXITO
Fábrica Cero Emisiones de CO2: Panasonic Eco Technology Center (PETEC) en Hyogo, Japón
VISIÓN AMBIENTAL
QUE DEFINE EL FUTURO La crisis global relacionada con problemas sociales que se centran en el medioambiente y la energía va en aumento y está obligando a una gran diversidad de empresas a buscar mejores opciones para el uso de energía 100 % renovable Por Redacción / Fotografías: cortesía de Panasonic
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n línea con el compromiso de utilizar electricidad generada únicamente a través de energía renovable, Panasonic Corporation informó que se unió a la iniciativa RE100 con la meta de que sus operaciones comerciales se realicen con energía 100 por ciento renovable. Esta acción fortalece el compromiso de la compañía, expresado en la Panasonic Environment Vision 2050. La iniciativa global RE100 es un esfuerzo liderado por la organización no lucrativa The Climate Group, que reúne a las empresas más influyentes del mundo comprometidas con el uso de energía 100 por ciento renovable. Para el año 2050, Panasonic se ha propuesto cambiar la electricidad utilizada a nivel mundial en sus operaciones por energía 100 por ciento renovable, además de buscar que sus labores de producción no emitan CO2.
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Dicha iniciativa cuenta con 191 empresas, miembros en todo el mundo (agosto 2019), operada por The Climate Group en asociación con el CDP, una organización no lucrativa que ayuda a entender y disminuir el impacto ambiental mediante el uso de mediciones, datos e información. En junio de 2017, ante la creciente atención mundial a los problemas sociales que se centran en el medio ambiente y la energía, Panasonic manifestó su visión de dirección ambiental a largo plazo llamada Panasonic Environment Vision 2050, y ha estado promoviendo actividades ambientales con una clara meta hacia 2050. Como parte de sus actividades para promover negocios que permitan el avance hacia una sociedad sostenible bajo esta visión, Panasonic hace un esfuerzo global para crear y transformar sus fábricas con el fin de que no emitan CO2 durante su operación. Específicamente, además de las actividades de ahorro de energía en las plantas de manufactura, Panasonic trabaja en la utilización de energía renovable mediante sistemas de generación energética como soluciones fotovoltaicas en sus instalaciones,
Fábrica Cero Emisiones de CO2: Panasonic Energy Belgium NV (PECBE) en Tessenderlo, Bélgica
así como la adquisición de electricidad 100 por ciento renovable para uso en sus fábricas Cero Emisiones de CO2 ubicadas en Asia (Japón), Europa y América. Extender la utilización de energía renovable es esencial para cumplir los objetivos de sus fábricas Cero Emisiones de CO2. Así que, al unirse a la iniciativa RE100, Panasonic promoverá aún más el uso de energías renovables, que tiene como objetivo acelerar su aceptación para lograr una transición mundial a este tipo de energías. Más allá, al cumplir la meta de “aumentar el uso de energía renovable”, establecida como uno de los objetivos del Plan Verde 2021 (el programa de Panasonic orientado hacia las acciones medioambientales para el 2021), la compañía japonesa fortalecerá sus actividades para instalar sistemas de generación de energía renovable en sus fábricas, así como para adquirir electricidad producida por energía renovable. Además, la compañía mantendrá su esfuerzo por incrementar el número de fábricas tipo Cero Emisiones de CO2 en cada región del mundo y trabajará para expandir el uso de la energía renovable más adecuada de acuerdo con las características de cada región.
Al unirse a RE100 y comprometerse a usar electricidad 100 % renovable para 2050, Panasonic envía un poderoso mensaje de que el panorama energético está evolucionando A través de dichas actividades, Panasonic promoverá activamente los procesos de producción que no emitan CO2, con el objetivo de contribuir a la creación de una sociedad sostenible, como se prevé en su “Visión del Medio Ambiente 2050”. “El éxito de Panasonic se ha basado en el desarrollo de tecnologías que definen nuestro futuro. La firma se une a un movimiento global de empresas que se orientan hacia un mejor sistema de energía porque entienden que es bueno para sus negocios, sus clientes y su entorno”, comentó Sam Kimmins, director de la iniciativa RE100 de The Climate Group.
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Fotografía: cortesía de Taller ADG
PANORAMA FOTO
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UN TRIDENTE DE LUZ Y EFICIENCIA Ubicación: complejo deportivo Magdalena Mixhuca, alcaldía Venustiano Carraza, Ciudad de México. Diseño: arquitectos Francisco González Pulido, director de FGP Atelier (Chicago), y Alonso de Garay de Taller ADG (CDMX). El estadio Alfredo Harp Helú de los Diablos Rojos del México es la instalación de béisbol más grande del país con 20 mil asientos. Inspirado en el logotipo del equipo local, su techo es una estructura monumental pero ligera, compuesta de acero envuelto en una membrana de politetrafluoroetileno (PTFE). Traslúcido durante el día, su techo reduce hasta en un 30 por ciento el número de luminarias que están dentro de los canopies, ya que la membrana de PTFE funciona como un reflector.
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NEGOCIOS
UN FUTURO SOSTENIBLE Y RENTABLE De acuerdo con datos de la ONU Medio Ambiente, al cierre de esta década las inversiones en materia de energías renovables lograrán 2.6 billones de dólares Por Redacción, con información de ONU Medio Ambiente / Fotografía: Antonio García
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egún el informe Tendencias globales en la inversión en energías renovables 2019, coordinado por la ONU Medio Ambiente en cooperación con el Centro de Colaboración para el Financiamiento del Clima y las Energías Sostenibles de la Escuela de Frankfurt–ONU Medio Ambiente, y producido en conjunto con BloombergNEF (con el respaldo del Ministerio Federal de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear de Alemania), la capacidad instalada en energía renovable, excluyendo las grandes centrales hidroeléctricas, se habrá cuadruplicado –de 414 GW a 1,650 GW– cuando culmine esta década. Sólo la energía solar atrajo 1,300 millones de dólares, la mitad de todas las inversiones. A fines de 2019, la capacidad habrá crecido de 25 GW a principios de 2010 a un estimado de 663 GW, una cantidad suficiente como para abastecer a casi 100 millones de hogares promedio en EE.UU. durante un año. La energía renovable generó 12.9 por ciento de la electricidad en 2018, por encima de 11.6 por ciento en 2017. Esto evitó alrededor de 2,000 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono el año pasado, un ahorro sustancial, dado que las emisiones globales del sector eléctrico en 2018 alcanzaron 13,700 millones de toneladas. La competitividad de los costos de las energías renovables también aumentó drásticamente durante la década. El costo nivelado de
Fuente solar 638 GW instalados
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Carbón 529 GW instalados
la electricidad (un indicador que permite la comparación de diferentes métodos de generación de electricidad de manera consistente) ha disminuido 81 por ciento desde 2009 en el caso de la energía solar fotovoltaica y 46 por ciento en el de la energía eólica terrestre.
“Las emisiones globales del sector eléctrico han aumentado alrededor de 10 % durante los últimos años. Está claro que necesitamos acelerar rápidamente la transición global hacia las energías renovables si queremos cumplir con los objetivos climáticos y de desarrollo”: Inger Andersen, directora ejecutiva del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente
La inversión global en capacidad de energías renovables alcanzó 272,900 millones de dólares en 2018, tres veces más que los fondos destinados a la capacidad de generación con carbón y gas. Si bien el monto fue 12 por ciento menor al del año anterior, por noveno año consecutivo se excedió el umbral de los 200,000 millones de dólares y por quinto año consecutivo se superaron los 250,000 millones de dólares, indicó el reporte, que desde 2007 ofrece una revisión anual del sector.
Viento 487 GW instalados
Gas 438 GW instalados
En 2018 se alcanzó un récord de 167 GW de nueva capacidad de energía renovable, frente a los 160 GW de 2017
“Las fuertes caídas en el costo de la electricidad proveniente de la energía eólica y solar en los últimos años han transformado la elección que enfrentan los responsables de políticas. Estas tecnologías siempre fueron bajas en carbono y relativamente rápidas de construir, pero ahora, en muchos países, las energías eólica o solar son también la alternativa más barata”: Jon Moore, director ejecutivo de BloombergNEF (BNEF)
La cifra de 2018 se logró a pesar de las continuas caídas en el costo de capital de los proyectos solares y eólicos, y un cambio de política que afectó el respaldo financiero en China en la segunda mitad del año. El reporte también rastrea otras inversiones no relacionadas con la capacidad en energías renovables, como el dinero destinado a empresas tecnológicas y especializadas. Todos estos tipos de aportes mostraron aumentos en 2018. La investigación y el desarrollo de gobiernos y empresas aumentaron 10 por ciento, a 13 mil 100 millones de dólares, mientras que el capital recaudado por las compañías de energía renovable en los mercados públicos fue 6 por ciento más alto (6,000 millones de dólares), y el capital de riesgo y la inversión de capital privado aumentó 35 por ciento, a 2 mil millones de dólares. Si se consideran estas categorías, además de la creación de nueva capacidad, la inversión total en energía renovable llegó a 288 mil 300 millones de dólares en 2018, 11 por ciento menos que la cifra récord de 325 mil millones de dólares alcanzada en 2017. En este sentido, Svenja Schulze, ministra de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear de Alemania, comentó: “las tecnologías de la
energía eólica, solar o geotérmica están disponibles, son competitivas y limpias. Dentro de 10 años, Alemania producirá dos tercios de su energía con base en fuentes renovables. Estamos demostrando que un país industrial puede eliminar el carbón y al mismo tiempo la energía nuclear sin poner en riesgo su economía”. Por su parte, Nils Stieglitz, presidente de la Escuela de Finanzas y Administración de Frankfurt, agregó: “ahora tenemos que pensar más allá de la ampliación de las renovables. Desinvertir en carbón es otro de los asuntos dentro del amplio campo de las finanzas sostenibles. Los inversores se preocupan cada vez más porque sus acciones tengan sentido en el contexto de un futuro sostenible y bajo en carbono”. Capacidad de energías renovables (2010-2019) China 758,000 millones de dólares EE.UU. 356,000 millones de dólares Japón 202,000 millones de dólares Alemania 179,000 millones de dólares Reino Unido 122,000 millones de dólares
Si bien China continuó siendo el mayor inversor individual en 2018 (con 88 mil 500 millones de dólares, 38 por ciento menos que en 2017), el año pasado la inversión en capacidad de energía renovable se extendió más que nunca: 29 países destinaron más de 1 mil millones de dólares cada uno, frente a los 25 de 2017 y los 21 de 2016.
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ALGORITMOS TECNOLÓGICOS El mercado de generación de energía eléctrica en Latinoamérica, incluyendo a México, se estima en 800 millones de dólares Por Darinel Becerra Fotografías: Energy Management
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onsolidada como una empresa líder en manufactura, diseño y distribución en sistemas de combustible, controles, manejo y refrigeración comercial, filtración, control de emisiones y sistemas de generación de electricidad, Cummins Inc. tiene estrategias claras para consolidarse en el mercado mexicano. De acuerdo con la empresa, hoy en México tienen gran presencia y son considerados líderes de mercado con una participación de 45 por ciento. Para lograrlo existe un factor clave: son distribuidores, tienen tres grandes centros en el país que cubren toda la República y cuentan con un equipo altamente capacitado, que es otra sinergia con otras unidades de negocio porque esos mismos distribuidores atienden otras áreas. Se trata de cuestiones que los impulsa mucho y les brinda una ventaja competitiva con el resto. Es una estrategia que aplica también para Latinoamérica, pues tienen una gran presencia en el mercado con soluciones de gas, y además proveen soluciones híbridas de energía. Energy Management platicó con Paulo Nielsen, director de ventas para Latinoamérica en Cummins Inc. para conocer más al respecto.
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Energy Management (EM): ¿Qué tendencias energéticas ha identificado Cummins en Latinoamérica tomando en cuenta tu visión, y específicamente en México? Paulo Nielsen (PN): Hay un cambio por la llegada de las nuevas tecnologías y se ha acentuado en los últimos tres años, principalmente con tecnologías que llamamos no tradicionales y relacionadas con energía eléctrica, diésel, etcétera. También ha habido una transición con el gas en los últimos años, pero la estructura de los países de Latinoamérica no estaba muy preparada. Ha incrementado mucho la infraestructura, incluso en México; la reforma energética del gobierno pasado ha invertido bastante en la infraestructura para gas natural. Cummins empezó a invertir más en soluciones de generación de energía eléctrica con el combustible o gas. Paralelo a esto, las tecnologías solar y eólica también evolucionaron mucho, principalmente en costo. Un panel solar hoy cuesta menos que antes. Ahí empezó ya una transformación para proyectos híbridos, donde puedes tener gas, diésel, energía solar, eólica y aparte baterías. Ya hay muchos clientes, incluso gobiernos, que están solicitando nuevas licitaciones de todo esto para considerar soluciones híbridas (combinación de varias tecnologías con el objetivo principal de bajar el costo de operación). Con esta transformación se habla de cuánto cuesta un equipo, un generador, pero también de cuánto se ahorrará en electricidad.
EM: ¿De qué tamaño es el mercado de generación de energía eléctrica en México y Latinoamérica? PN: El mercado latinoamericano estimado es de 800 millones de dólares, incluyendo a México; y tenemos una participación aproximada de 20 por ciento. El mercado es muy diverso porque la gran mayoría son aplicaciones stand by donde se generan las necesidades sólo cuando no hay energía eléctrica de la red. Estimamos que entre el 60 y 70 por ciento del mercado está en pausa, sólo usan un generador para situaciones de emergencia. Es un mercado bastante diverso, desde
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hospitales, data centers (que ahí son más sofisticados), centros comerciales, rascacielos, y hay un poco más industriales con procesos de manufactura que necesitan continuidad. Hay muchos tipos de clientes en el mercado que están creciendo más y esto exige equipamientos más sofisticados. Aquí es donde Cummins está más presente y competitivo, cuando se habla de data centers y hospitales que son de alta criticidad. Para esos escenarios estamos invirtiendo mucho, tanto en divulgación de producto como en contratos globales con los clientes. Otra parte del mercado prime incluye las tecnologías, que el generador produce energía eléctrica y se queda encendido casi todo el tiempo. Hay clientes que están conectados a la electricidad pero utilizan un generador para las horas pico. Baja el costo de la energía porque sólo en cierto horario se encienden los generadores, y ahí no es tanto stand by, sino un peak shaving que elimina los picos de tarifa de energía eléctrica. Esto se está utilizando cada vez más y la gran mayoría de clientes son industrias, aunque el mercado es muy diverso y tenemos varios tipos de clientes. Cummins es una marca que busca soluciones integrales. Tenemos productos de controles, estamos entrando a la parte híbrida también, entonces si el cliente llega con nosotros y nos dice que necesita cierto tipo de soporte, hacemos todo el proyecto y damos una solución integral.
EM: ¿Cuál es su estrategia de innovación y cuánto invierten en esto? PN: En 2018 invertimos 900 millones de dólares en R&D (Investigación y Desarrollo) y esto incluye todas las unidades de negocio, que corresponde al 4 por ciento de nuestras ventas. La gran mayoría de nuestro corporativo se encuentra en EE.UU., pero tenemos centros de investigación en India, China y recientemente abrimos otro aquí en el país, en San Luis Potosí. Cummins, por su valor de diversidad y por ser una empresa global, busca siempre dónde tiene más sentido poner inversión hasta de R&D.
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EM: ¿Cuál es la idea que tienen respecto a la sustentabilidad y cómo la llevan a través de sus equipos? PN: Cummins siempre busca innovar y en toda la inversión que realizamos para la producción de equipos a gas ya está implícita la sustentabilidad. Cuando hablamos de cogeneración, es decir de un generador, y se requiere generar agua caliente o un chiller para enfriar agua, se utiliza el sistema de cogeneración o trigeneración, que aumenta mucho la eficiencia térmica del equipo y produce otros tipos de energía, no sólo eléctrica o mecánica, justo para buscar una sustentabilidad de los clientes y dar una solución. Otro factor importante es la parte de emisiones, dentro de la división de componentes de Cummins tenemos una especializada en emissions solutions para disminuir el impacto del CO2 y NOx. Somos proveedores de la industria y además vendemos generadores emisionados. México todavía no tiene una legislación para este tipo de generación, pero en EE.UU., Chile y Brasil ya existen.
“En 2018 Cummins invirtió 900 millones de dólares en R&D, esto incluye todas las unidades de negocio, que corresponde al 4 % de sus ventas”
EM: ¿Cómo ejerces el liderazgo desde una división tan importante?
EM: ¿Cómo contribuye Cummins a los retos energéticos en México? PN: Todos los lanzamientos de inversiones están considerando las tendencias de mercado y creo que México seguirá esta misma tendencia global de lanzamientos de motores a gas con eficiencia incrementada, dando oportunidad de colocar cualquier tipo de gas, ya que ese es otro problema que hay en países emergentes como aquí y en varios países de Latinoamérica. Nuestros productos se desarrollaron para absorber gases y ser más flexibles considerando incluso biogás, que se produce mucho aquí en el país.
PN: Primero con mi equipo, conocer a cada integrante. Hoy tengo a 43 personas en Latinoamérica. No incluye las plantas, sólo el equipo de marketing y el de ingeniería de aplicación. Empecé un enfoque profundo con mi equipo para conocer el mercado en conjunto con los distribuidores. Hice algunos movimientos de personal para crear un poco más de sinergia, y también ahora con más experiencia mi enfoque es la integración de Latinoamérica, la sinergia entre un equipo en México y uno que está en Brasil, donde tengo el 90 por ciento de mi equipo trabajando. Sentí que al principio trabajaban los dos con sus procesos pero no muy integrados, por lo que la idea fue hacer una sinergia entre países y extender funciones, y también la sinergia con los distribuidores para que ellos entendieran nuestras funciones como planta y nosotros comprender sus procesos como distribuidor.
EM: ¿Cuáles son tus valores empresariales? EM: ¿Qué opinas de la digitalización energética y cómo interactúa Cummins en ello? PN: Tenemos un enfoque a nivel corporativo con todas las regiones hacia lo digital. Hoy ofrecemos los generadores arriba de 500 kW con sistemas integrados de telemetría. Y también estamos evolucionando hacia una parte más predictiva. Si hay un problema con el equipo, a través de algoritmos podemos predecir que una falla está a punto de suceder y así advertir al cliente. Esto ayuda a los distribuidores para dar mantenimiento a sus equipos más eficientemente, porque ellos ya saben el histórico del equipo de manera anticipada.
PN: Tengo los valores de Cummins muy presentes, y el valor principal es la unión; pero como grupo, hacer equipo, como le decimos aquí en México. Tenemos problemas de todo tipo como cualquier empresa, y cuando una decisión se toma con varias voces y con el equipo es mucho más certera y efectiva. Cuando estoy frente a una oportunidad o frente a un problema me reúno con el equipo, platicamos sobre la situación para que ellos se sientan libres de opinar y de aportar una solución. Crear un ambiente abierto para poder traer una idea y una solución y no tener miedo de implementar e intentar cosas.
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EL PROBLEMA ENERGÉTICO MUNDIAL ENERGÍAS RENOVABLES Y CAMBIO CLIMÁTICO
La mitad del CO2 emitido tarda un siglo para eliminarse de la atmósfera, mientras que una parte de éste (cerca del 20 %) se mantiene durante muchos milenios Por Juan Antonio Pinilla Rodríguez
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l mundo se encuentra en una difícil situación energética: por una parte, existe cada vez mayor demanda de energía y, por otra, las actuales fuentes tienen en su mayoría recursos limitados y su uso representa repercusiones ambientales indeseables. El crecimiento demográfico y económico en el mundo trae consigo que consumamos más energía, y las formas tradicionales en que la generamos, en su mayoría a través de los combustibles fósiles, nos da como resultado importantes efectos (globalmente negativos) sobre el bienestar humano. Los recursos naturales de nuestro planeta se usan a un ritmo acelerado, y si no se toman medidas al respecto, las condiciones de vida de los que vengan después que nosotros serán mucho peor a las que tenemos hoy en día.
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El principio de sostenibilidad es: satisfacer las necesidades de las generaciones presentes, sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades; esto se dijo hace unos años en Principio 3º de la Declaración de Río (1992), del Informe Brundtland (1987), Comisión Mundial del Medio Ambiente y Desarrollo de Naciones Unidas, de la Asamblea de las Naciones Unidas.
¿Tenemos un problema?
Desde la llamada Revolución Industrial hasta nuestros días, los procesos industriales se desarrollan quemando combustibles fósiles (petróleo, gas y sus derivados, como la gasolina y el diésel) y aprovechando de manera desmedida los recursos naturales de nuestro planeta. Estas actividades están cambiando la composición de la atmósfera terrestre, emitiendo más gases y compuestos de efecto invernadero que pueden permanecer en la atmósfera hasta por más de 50 años. Si bien en la actualidad más de la mitad del CO2 emitido tarda un siglo para eliminarse de la atmósfera, una parte del CO2 (cerca del 20 por ciento) se mantiene en la atmósfera durante muchos milenios. En los últimos 800 mil años, las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso han aumentado a niveles sin precedente. Las concentraciones de dióxido de carbono se han elevado en un 40 por ciento desde la era preindustrial debido, en primer lugar, a las emisiones derivadas de los combustibles fósiles y, en segundo lugar, a las emisiones netas derivadas del cambio de uso del suelo. Los océanos han absorbido alrededor del 30 por ciento del dióxido de carbono antropogénico, provocando su acidificación. Implementar acciones urgentes sobre el cambio climático es crítico para reducir su impacto. El Acuerdo de París establece un objetivo para limitar el aumento de la temperatura media global a muy por debajo de 2 °C por encima de los niveles preindustriales e intentar limitar el aumento a 1.5 °C. Implícito en estos objetivos está la necesidad de una transición a un sector energético bajo en carbono, que represente dos tercios de las emisiones globales.
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La energía renovable, junto con los beneficios de eficiencia energética, puede proporcionar el 90 % de las reducciones de emisiones de CO2 necesarias para 2050
La demanda mundial de energía todavía se satisface esencialmente con combustibles fósiles (30 por ciento de petróleo, 27 por ciento de carbón y 20 por ciento de gas). Las principales fuentes de producción de electricidad son a través del carbón (38 por ciento), gas (23 por ciento) e hidroeléctrica (16 por ciento). Las emisiones de CO2 en el sector energético, después de permanecer estáticas durante tres años, aumentaron en 2017 y se espera un mayor crecimiento en los próximos años. El principal desafío que enfrenta el sector energético es crear un sistema que combine asequibilidad, confiabilidad y sostenibilidad. Los cambios estructurales fundamentales en el sector energético, llamados transiciones de energía, ocurren en todo el mundo. La motivación, los objetivos y las prioridades para implementar las transiciones de energía difieren, pero en su mayoría podrían estar relacionados con el trilema de la energía: asegurar el suministro, aumentar la competitividad mediante el uso de enfoques de menor costo y las preocupaciones ambientales, o una combinación de estos aspectos. La demanda mundial de energía aumentará al menos en un cuarto entre hoy y 2040, principalmente en los países en vías de desarrollo, con India a la cabeza. Los niveles más altos de consumo se desplazarán en Asia, que será responsable de aproximadamente la mitad del crecimiento del gas, el 60 por ciento de la energía eólica y solar, más del 80 por ciento del petróleo y todo el crecimiento del carbón y la energía nuclear. La eficiencia energética será crucial para mantener bajos los niveles de consumo, que de otro modo
Energías renovables Nuclear
2.1 %
Consumo total final de energía
66 EJ
360 EJ
Combustibles fósiles
79.6 %
Electricidad
4.0 %
Calor
4.0 %
Electricidad renovable
Calor renovable moderno
Biocombustibles en el transporte 9.0 %
Nota: EJ=exajoule; 1 EJ= 1018 joules
Biomasa tradicional
9.0 %
Energía hidroeléctrica y océano
3.2 %
Viento
0.6 %
Bioenergía
0.4 %
Solar
0.2 %
Geotérmica
0.1 %
Bioenergía en edificios
1.3 %
Solar y geotérmica
0.4 %
Otro tipo de calor
0.2 %
Bioenergía en industrias
2.2 %
Figura 1. Consumo total final de energía (EJ) y acciones renovables, 2014 Fuente: IEA, 2016
aumentarían para duplicar la cantidad estimada. La revolución del gas de esquisto continúa, liderada por EE.UU., el principal productor de petróleo y gas del mundo. La demanda de gas natural está creciendo más en la industria y en 2030 superará al carbón para convertirse en el segundo combustible más grande en la combinación energética. La demanda de petróleo continuará creciendo como resultado de su uso en la industria petroquímica. Sin embargo, su empleo en automóviles alcanzará su punto máximo alrededor de 2025. El mercado petrolero está entrando en un periodo de alta incertidumbre y sin nuevos proyectos podría surgir una escasez en el suministro.
Resultados de producir energía con hidrocarburos
Con la invención de la máquina de vapor por James Watt, a finales del siglo XVII, se produjo el despegue tecnológico definitivo en todo el mundo. Con este acontecimiento la vida de las personas empezó a cambiar a un ritmo acelerado, marcado por los continuos avances tecnológicos y la progresiva
sustitución de las fuentes de energía primaria. Trayectoria que ha desembocado en una casi absoluta dependencia de los hidrocarburos (carbón, petróleo y gas natural) hasta nuestros días. La mayoría conoce los resultados de producir energía con hidrocarburos, pero a continuación mencionamos algunos: • El deterioro ambiental cada vez más notorio • Efecto invernadero debido a la emisión de los gases • Aumento de la temperatura en todo el globo terráqueo • Acidificación de los océanos • Aumento del nivel del mar por la descongelación de los glaciares y los fenómenos meteorológicos extremos • Pérdidas de biodiversidad En estos momentos no existe una fuente de energía capaz de sustituir a todos los hidrocarburos para satisfacer la demanda actual de energía, lo que sí existe es la disponibilidad de diversas combinaciones de fuentes renovables de energía en diferentes ecosistemas que empiezan a suplir a los hidrocarburos. La energía suficiente y segura es el principal facilitador para el bienestar y el desarrollo económico de una sociedad. Como las actividades relacionadas con la generación de energía
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tienen impactos ambientales significativos, es indispensable proporcionar un sistema energético que cubra las necesidades de las economías y preserve el medio ambiente.
Trazando el camino hacia la transición energética
La transición energética es un camino hacia la transformación del sector energético mundial de fósiles a cero carbón en la segunda mitad de este siglo. En el fondo está la necesidad de reducir las emisiones de CO2 relacionadas con la energía para limitar el cambio climático. La descarbonización del sector energético requiere una acción urgente a escala mundial, y mientras una transición energética global está en marcha, se necesitan más acciones para reducir las emisiones de carbono y mitigar los efectos del cambio climático. La energía renovable y las medidas de eficiencia energética pueden alcanzar el 90 por ciento de las reducciones de carbono requeridas.
La transición energética es el abandono del petróleo, el carbón, el gas como fuentes de energía y su sustitución por energías renovables. Esto no es una tarea fácil, debido a que estamos obligados a asegurar un abastecimiento energético asequible, de bajo impacto ambiental y confiable. Las energías renovables más económicas son la eólica y la solar. Gracias al desarrollo industrial y tecnológico de los últimos 20 años, los costos reales de generación se han reducido en forma significativa. Ineludiblemente se necesita el aseguramiento energético que provea electricidad en los momentos en que no haya suficiente viento, ni sol. Por lo tanto, estas funciones serán asumidas por otras fuentes de energía renovables (hidráulica, biomasa, geotermia) y sistemas de almacenamiento de energía. La transición energética es la respuesta a dos desafíos: • Los recursos fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas, son cada vez más escasos • El cambio climático amenaza a nuestro planeta
La fuerza invisible
La energía geotérmica es una de las fuentes renovables con mayor predominancia en México. En la imagen, la planta geotérmica de Cerro Prieto, en en Valle de Mexicali, Baja California.
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La demanda de electricidad continúa creciendo muy rápidamente. Este incremento proviene principalmente de los países en vías de desarrollo, aunque sigue ascendiendo en las economías más avanzadas. El mayor aumento se produce en las energías renovables, gracias a la caída de los costos y las políticas de apoyo: la generación de energía a partir de las energías renovables en la combinación de electricidad pasará del 25 por ciento actual al 40 por ciento en 2040, reemplazando el carbón. Con el aumento de las fuentes renovables de electricidad, garantizar la flexibilidad del sistema de energía continúa siendo una prioridad para compensar las grandes fluctuaciones en el suministro. En las fuentes renovables de energía, su régimen de funcionamiento depende exclusivamente de las condiciones meteorológicas existentes en
Los costos reales de las tecnologías renovables se han reducido en forma significativa durante los últimos 20 años. Las más económicas son la energía solar y la eólica
cada emplazamiento, lo que implica incertidumbre en la predicción de la producción. Hasta hoy el sistema eléctrico mundial está diseñado bajo el modelo de grandes centrales de generación de electricidad. Las fuentes renovables ofrecen la posibilidad de la generación de electricidad distribuida con beneficios económicos, sociales y ambientales.
Más tecnología para descarbonizar
En los últimos años el mundo ha logrado avances alentadores en el desarrollo en energías renovables, particularmente para la generación de electricidad. Las tecnologías utilizadas para producir electricidad hoy pueden, en muchos casos, proporcionarla a precios competitivos en comparación con aquellas que recurren a combustibles fósiles. Los sistemas eléctricos en todo el mundo están diseñados bajo el modelo de grandes centrales de generación de electricidad, donde una solución alternativa es a través de la generación distribuida. Las fuentes renovables ofrecen la posibilidad de la generación de electricidad distribuida con beneficios económicos, sociales y ambientales. El almacenamiento de energía avanza de la mano con el desarrollo de fuentes de energías renovables, tiene una posibilidad de funciones más allá de actuar como fuente de energía de respaldo y es la tecnología clave para permitir altas concentraciones renovables en redes eléctricas de grandes parques eólicos y solares concentrados, o en la generación de energía distribuida a pequeña escala en todo el mundo. Las tecnologías para la generación de energía a través de fuentes renovables, como se ha analizado anteriormente, requieren de inversiones en investigación y desarrollo que permitan mejorar los
procesos actuales. Si se hace correctamente, estas tecnologías podrían llegar a ser más competitivas que en los mercados eléctricos hoy en día. La energía renovable y la eficiencia energética deben promoverse y acelerarse en conjunto para garantizar que la transición a la energía sostenible no se vea limitada por el crecimiento demográfico y económico en el mundo. Con esto se contribuye en gran medida a la descarbonización requerida para permanecer dentro de los límites que establece el Acuerdo de París. Las innovaciones en energía renovable abarcan todos los enfoques nuevos que ayudan a superar las barreras y dan como resultado un despliegue acelerado de energías renovables para apoyar la transición energética. Las soluciones innovadoras para descarbonizar el sector energético global requieren la combinación de varios instrumentos de política en todo el ciclo de vida de la tecnología, desde investigación y desarrollo, hasta la ampliación del mercado, así como el avance de nuevas tecnologías inteligentes, tecnologías de la información, nuevos tipos de instrumentos financieros y de mercado, modelos de negocio y la participación de nuevos actores en los sistemas energéticos. Juan Antonio Pinilla Rodríguez Industrial de la construcción, académico, presidente del Colegio de Ingenieros Mecánicos, Electricistas y Electrónicos del estado de Veracruz, vicepresidente del Consejo Coordinador Empresarial, CANACINTRA y CMIC. Director de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Cristóbal Colón. Consejero editorial a nivel nacional de la revista Eficiencia Energética del Fideicomiso para el Ahorro de Energía (FIDE).
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INDUSTRIA 4.0
Modernizarse para EVOLUCIONAR La gestión energética es un proceso central para optimizar la parte productiva y mejorar el cuidado de la generación y eficacia de los equipos involucrados. En el desarrollo de nuevas plantas o nuevas fuentes de energía, la tecnología es la clave que permite esa transición hacia un mundo digital Por Liliana Ortega / Fotografías: cortesía de OSIsoft
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e acuerdo con Javier Barella, director regional de Negocios para OSIsoft, el desarrollo tecnológico en México aún puede generar dudas porque avanza a pasos agigantados. Lo anterior hace difícil marcar o manejar el terreno cuando existe un panorama tecnológico que evoluciona a una velocidad mucho mayor que los cambios de sectores básicos o energéticos. Paradójicamente, lo que empieza a cambiar en el esquema de plantas de energía es la tecnología que tiene que integrarse nuevamente para mejorarlas; y lo mismo sucede con las energías renovables: hay nuevos modelos de aspas, nuevos modelos de células fotovoltaicas, y todo eso para mejorar la calidad y vida útil de esos activos que siguen funcionando, y la tecnología lo está permitiendo, comentó Barella en entrevista para Energy Management. Javier Barella cuenta con una amplia y sólida formación en gestión, soluciones, marketing, ventas, desarrollo de negocios e implementación de tecnología. Ha realizado estudios en finanzas, negocios, energía, medioambiente e inteligencia artificial en diversas instituciones académicas como el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), la Universidad Politécnica de Cataluña, la Universidad Católica Argentina (UCA) y la Universidad de Buenos Aires.
Energy Management (EM): ¿Qué ofrece OSIsoft al sector de energía renovable en México? Javier Barella (JB): Nosotros tenemos una suite que aplica y mejora la eficiencia de operación de todos los activos de la industria energética. Esta misma aplicación se desarrolla en las distintas áreas energéticas, y en la parte de renovables, lo que más apoyamos es la gestión de la generación que sea eólica, a la gestión
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fotovoltaica y al funcionamiento de cualquier proceso dentro de lo que es un activo de generación eléctrica. Casi toda la planta de generación eléctrica y de renovables, en su proceso central para optimizar la parte productiva y mejorar el cuidado de la generación y el funcionamiento de los equipos involucrados, utilizan todos PI System.
EM: ¿Cuál es el alcance de su infraestructura PI System en México? JB: Estamos en todas las plantas generadoras y generadores internacionales independientes que utilizan nuestra plataforma. Se usa en algunos activos de CFE, y masivamente en el Cenace para controlar toda la parte del espacio y transmisión eléctrica. Se utiliza cada problema energético para la consolidación de producción y saber qué unidades se generan a lo largo del tiempo. El Cenace administra el despacho eléctrico para todo el país.
EM: ¿Qué casos de éxito nos puedes compartir? JB: Toda la mejora en la distribución de energía en México se logró en los últimos años gracias al Cenace, pues lo que ha conseguido es afianzar la parte eléctrica entre las unidades que tenían CFE y los operadores independientes. Tenemos otro cliente, Mitsui & Co. Power Americas que ha logrado reducir un 25 por ciento sus costos operativos en las plantas, con determinadas mejoras en el concepto de gestión de las mismas, en los insumos que utiliza para producir y cómo mejora la gestión energética en sus plantas de ciclos combinados. Tenemos casos de otras empresas en la gestión de parque eólico, por ejemplo Cemex Energía, pues lo que hacía era controlar, monitorear y evitar problemas de paros en función de la fortaleza de los activos de parques eólicos.
Javier Barella, director regional de Negocios para OSIsoft
EM: ¿Qué alcances futuros tendrá OSIsoft para Latinoamérica y en particular para México?
OSIsoft ayuda a que el 70 % de todo el hidrocarburo que se utiliza en el mundo se controle mediante su PI System
JB: Buscamos desarrollar en México la capacidad de ayudar a nuestros clientes para el nuevo proceso de transformación digital. Eso tiene que ver con que brindamos muchos servicios de capacitación y siempre estamos desarrollando mejoras en el sistema para optimizar la compatibilidad de información. Los generadores energéticos utilizan mucha información, parte de ella viene de sistemas que son disímiles, por lo que nosotros buscamos ayudar a concentrar los datos y a que permitan entender mejor cuál es la gestión operativa que tienen. Nuestro sector es la vertical más desarrollada, con más clientes en todo el mundo en el sector eléctrico, y lo mismo sucede en Latinoamérica. Aquí compartimos todos los esfuerzos con la otra vertical que es petróleo y gas, y el crecimiento va de acuerdo con cuál es la innovación que necesita la mayoría de las empresas de cara al futuro en su programa de transformación digital o de industria 4.0, y cómo ayudarlos a entender cuáles son los beneficios que va a tener la red industrial del internet de las cosas. Ese es nuestro objetivo. Somos una empresa que logra compartir datos de distintas fuentes y los hace comparables.
rebasadas en la 4.0. El sector industrial energético es el que más puede colaborar y llevar adelante esos procesos. Nosotros tenemos una experiencia mundial, hemos trabajado en la transformación de distintas industrias y lo que estamos haciendo es buscar el crecimiento y mejorar la gestión de nuestros clientes. El salto va a ser muy grande; la industria 4.0 y su transformación digital es un proceso evolutivo, es una mejora continua, misma que tiene que estar acompañada por la tecnología que nosotros como proveedores tenemos en mente para seguir mejorando nuestros productos y ayudar a nuestros clientes en el desafío que tienen de modernizarse y evolucionar. Es muy difícil decir cuánto van a crecer. Hay información que dice que en los dos países más grandes de Latinoamérica, en otro sector, el 43 por ciento de las industrias tienen proyectos de transformación digital, proyectos relacionados con la industria 4.0. Entre México y Brasil es muy grande la oportunidad de mejorar y apoyar este sector.
EM: ¿Qué áreas de oportunidad encuentran en la industria 4.0 para 2020?
EM: ¿Cuáles son los retos a vencer para el sector mexicano en cuestión de la industria 4.0?
JB: El concepto 4.0 proviene de una industria manufacturera. Paradójicamente las industrias que ayudan más son las que están un poco más
JB: La tecnología es algo que existe, algo que está maduro. El gran punto que tienen todos estos procesos tiene que ver con factores culturales y con ayudar a desarrollar nuevas prácticas.
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El salto va a ser muy grande; la industria 4.0 y su transformación digital es un proceso evolutivo
El caso de México es análogo a muchos otros países de Latinoamérica, donde el proceso cultural anterior es tan fuerte que la tecnología viene para quebrar determinados paradigmas, y esto ayuda a que sea más eficiente. Algunos clientes nuestros dicen que OSIsoft mata las dudas porque una vez que demostramos cómo son los datos, ya no hay más dudas ni discusión respecto de números, explicaciones de sistemas o activos que fallan. El mayor reto que tiene la industria 4.0 es el proceso de desarrollo cultural que tiene que hacer, y también acompañar al ciclo de cambio que tiene la fuerza de trabajo, porque pasamos de una que era más mano de obra intensiva a una que es más dato-intensiva, se basa más en el tema de estudio de los datos para tomar decisiones. Otro reto es apoyar la decisión de una transformación que eminentemente, más allá de la tecnología, es una cuestión de carácter cultural.
EM: En cuanto al sector Oil & Gas, ¿cuáles son los alcances del PI System? JB: Ayudamos en todo, desde la parte de perforación, de consolidación de producción de las plataformas, hasta la logística y el balance de la logística en los hidrocarburos hasta la gestión en la refinería. Hoy cubrimos toda la cadena de valor en petróleo y gas.
EM: ¿Cómo ejerces el liderazgo en OSIsoft? JB: Trato de desarrollar la autonomía de cada una de
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las personas con las que trabajo y darles el empoderamiento que necesitan para realizar sus tareas. Eso tiene que ver con el modelo tecnológico que plantea OSIsoft: brindar una herramienta que le va a dar a un usuario un poder de análisis mayor y una claridad respecto de los datos y la gestión. De la misma manera, se trata de generar autonomía en las personas y la capacidad de que ellos son verdaderamente agentes de mejora y evolución dentro de su puesto de trabajo, y que esa es la misma filosofía que le tiene que dar a nuestros clientes. Manejamos datos en tiempo real, nuestra solución ayuda a entender los problemas en tiempo real y, por ende, nuestra respuesta tiene que ser inmediata. Para eso el personal debe tener la capacidad de ayudar a nuestros clientes de manera rápida, de la misma forma en la que nuestro sistema da información en tiempo, sin demoras.
EM: ¿Quién es Javier Barella dentro de la empresa y fuera de ella? JB: Dentro de OSIsoft soy una persona que está convencida de lo que la compañía puede aportar a sus clientes, a su evolución y consecuentemente dentro del punto de vista de la evolución social que genera tecnología. Fuera de esta, soy alguien que trata de vivir y asegurar que las demás personas sepan que tienen la oportunidad de elegir todos los días en función de lo que sea mejor para el otro. La misma persona que eres en el plano laboral, ayudar al otro a actuar, tienes que lograrlo en tu vida diaria. No puedes ser distinto en tu vida profesional y en tu vida personal, para ser confiable para el resto. Dar y generar confianza.
PANORAMA
APRESURAR EL PASO
HACIA LA DIGITALIZACIÓN La infraestructura de la industria eléctrica en México está en su límite; el surgimiento de tecnologías digitales, la llegada de tecnologías de energía distribuida cada vez más asequibles y la descarbonización están cambiando el panorama de esta industria considerada clave en nuestro país Por Ana Carolina Salas
“N
os encontramos en un momento trascendental de la historia de nuestro país, ya que en meses pasados se elaboró y publicó el Plan Nacional de Desarrollo, y la industria eléctrica es considerada como actividad clave para el desarrollo económico, social y ambiental del país”, afirma en entrevista para Energy Management, Hugo Gómez Sierra, presidente de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas (Caname). Agrega que en la Cámara tienen claro que el principal reto para que las empresas sean competitivas es lograr la continuidad en los procesos de innovación. Sin embargo, este no es el único desafío al que se enfrenta el sector energético en el país, la descentralización, digitalización y descarbonización se suman a los cambios en la conducta del consumidor, normativos, en los precios y la disponibilidad del combustible, así como a las crecientes restricciones medioambientales, sin olvidar que México tiene el compromiso de llegar a una matriz energética por medio de renovables de 35 por ciento en el 2024 y de 50 por ciento en el 2050. Hoy estamos en un porcentaje de 23.7.
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IoT, cadenas de bloque, industria 4.0 y las smart grids son algunas de las macrotendencias que están transformando la gestión de activos del sistema eléctrico
Prioridades del país “La prioridad más importante es garantizar el abasto para que el país tenga la energía requerida para su desarrollo”, comenta Gómez. En nuestro país, según el directivo, la infraestructura es suficiente pero está en su límite, por lo que considera necesario reforzar la generación, transmisión y distribución para tener un sistema que soporte el crecimiento del país.
El sector de manufacturas eléctricas participa con el 3 % del PIB industrial y con el 0.5 % del PIB nacional; además, brinda empleo directo a más de 195,000 trabajadores y tiene un crecimiento sostenido de más de 8,950 empleos anuales
“Otro de los retos es que todo esté interconectado al sistema nacional para que de esta forma tengamos un sistema más flexible”, agrega la entrevistada. Lo anterior implica fortalecer el sistema y crear plantas de generación, hacer inversiones públicas o públicas privadas, y robustecer el sistema de transmisión que, según Gómez, “ya se encuentra saturado”. “No hay energía más limpia que la que no se usa”, comenta. Abatir el consumo energético en todos los factores del sistema la necesidad de construir nuevas plantas va a reducir y la necesidad de inversión del estado para generación de plantas también disminuye.
Sumarse a la tecnología El desafío durante los próximos años será promover las tecnologías emergentes y, al mismo tiempo, mejorar las tradicionales para que puedan operar juntas en el sistema eléctrico mundial. Esta transformación está motivada por tres importantes tendencias: el surgimiento de tecnologías digitales, la llegada de tecnologías de energía distribuida cada vez más asequibles y la descarbonización gracias a la maduración de las opciones de energías renovables y de bajo consumo. “En la parte del sistema eléctrico hay necesidad de nuevas tecnologías, no en el sentido estricto del sistema de transmisión
y generación, sino más bien en la gestión de los activos donde hay un cambio acelerado a través de la digitalización de procesos”. Y es que todas las tecnologías están convergiendo hacia la digitalización. “Hablando de macrotendencias como el internet de las cosas, las cadenas de bloque, las ciudades inteligentes, la industria 4.0, todas están relacionadas con el sector eléctrico”. Gómez Sierra define a la smart grid como la convergencia de la digitalización con los sistemas eléctricos, lo cual se hace a través de los sistemas digitales e inteligencia artificial, colección de datos y la gestión de los activos eléctricos. “Eso funciona, sobre todo, para las empresas como CFE que tienen activos en toda la cadena para gestionarlos de una forma más eficiente y para los cambios como la forma de consumo, la intermitencia, la generación distribuida, la demanda distribuida, la demanda aleatoria. No vamos a poder manejar todos estos factores que están cambiando como se hacía antes, necesitamos datos”. Aunque, aclara, en México todavía estamos en una etapa incipiente. “Hay muchos esfuerzos teóricos, muchas pruebas piloto, pero no hay un esfuerzo nacional en relación a la smart grid, es un proceso más aleatorio porque hay otras prioridades”.
El almacenamiento, tema pendiente Gómez Sierra señala que el almacenamiento es un gran reto de la transición energética, “sobre todo en las renovables porque son intermitentes”. De lograr superar este problema, según su visión, “se liberaría la fuerza de estas energías de manera exponencial”.
Participación de la Caname Las nuevas tecnologías fundamentalmente tienen que ver con energías renovables. La Caname, explica Gómez Sierra, “participa
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en este compromiso que tiene el país de ir evolucionando gradualmente a una matriz energética menos dependiente de los combustibles fósiles”. “Hemos desarrollado 770 normas mexicanas y 237 normas mexicanas referidas. Hemos hecho normas de eficiencia energética en motores, transformadores, alumbrado público, de tipo residencial, con la intención de reducir sustancialmente el consumo energético en todos estos productos”. El ahorro de energía se ha promovido a nivel institucional, no sólo a través de normas técnicas. Se han creado organismos públicos como la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee) y el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (FIDE), junto con la implementación de programas específicos como el Cambio de Horario y el Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico. Asimismo, colaboran estrechamente con los comités nacionales de normalización que les permiten aportar el conocimiento y talento de sus afiliados a las iniciativas de eficiencia energética del estado.
Combate a la ilegalidad “La piratería es un tema que ha existido, existe y existirá en todos los ámbitos. Nosotros trabajamos muchísimo con las autoridades para reducir los productos que no cumplen con las características normativas que requiere el mercado. De esta forma se evita el daño personal y patrimonial y se asegura la durabilidad del producto”, afirma Hugo Gómez Sierra. Para ello, sostiene, trabajan con la administración general de aduanas, la Profeco, los organismos normativos; en tanto que como Cámara dan seguimiento a productos apócrifos para llevarle a la autoridad los casos y pedirle que actúe. “Es imposible parar esto, pero ha disminuido y hacemos un trabajo continuo”, puntualiza el presidente de Caname.
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“La industria de manufacturas eléctricas resultará fundamental para el desarrollo de soluciones de smart grids, por ello es importante contar con un plan de desarrollo de la infraestructura requerida para su implementación, donde sin lugar a duda podemos encontrar mecanismos para construir sinergias entre el sector público y privado”: Hugo Gómez Sierra, presidente de la Caname
Importancia del sector El sector de manufacturas eléctricas participa con el 3 por ciento del PIB industrial y con el 0.5 por ciento del PIB nacional, brinda empleo directo a más de 195 mil trabajadores y tiene un crecimiento sostenido de más de 8 mil 950 empleos anuales. Se ubica entre los primeros 10 subsectores industriales con mejores promedios en remuneraciones vs total empleados, y están dentro de las seis industrias con mayor personal ocupado. Gómez menciona que sus manufacturas son reconocidas por su calidad en el extranjero, lo que les permite llegar a 175 países en los 5 continentes. Para el año 2018, las exportaciones de manufacturas eléctricas sumaron 32 mil 487 millones de dólares. “Tenemos un efecto multiplicador en 11 ramas manufactureras y 17 clases de actividad que le destinan el 13 por ciento de su producción, por lo que representamos un sector estratégico para el desarrollo de las pymes a nivel nacional, y la inversión extranjera directa captada en el sector (en promedio en los últimos tres años) fue de 476.5 millones de dólares”, finaliza.
CONEXIONES ELÉCTRICOS
Interrupciones de energía = pérdidas millonarias
Los apagones ocurridos recientemente en México y en Latinoamérica son un recordatorio de la dependencia a la energía eléctrica: como el ocurrido hace un par de semanas en Baja California Sur, entidad que sufrió una jornada histórica de apagones de manera consecutiva, o el de la Península de Yucatán que dejó a oscuras a cerca de 2 millones de habitantes por más de media hora. El pasado mes de junio, Argentina y parte de Uruguay también vivieron un gran apagón sin precedentes, el cual, según estimaciones, afectó a 50 millones de personas.
Durante 2017 las pérdidas técnicas en distribución de electricidad (por redes en mal estado) fueron de 13,444 GWh, lo que equivale a 5.9 % del total de la energía recibida
Cuando una red encargada de abastecer de energía eléctrica a una localidad falla puede ocasionar daños al 80 % de los electrodomésticos que se utilizan
El valor económico de las pérdidas técnicas asciende a 16,200 millones de pesos con base en la estimación del precio marginal local nacional de 1.21 pesos por kWh
Según datos de Information Technology Intelligence Consulting (ITIC): 98 % de las organizaciones dicen que una hora de tiempo de inactividad cuesta más de 100 mil dólares
Fuente: Generac
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ESPECIAL
ENTREGA DEL PREMIO NACIONAL DE INGENIERÍA 2018 El ingeniero Javier Armando Oropeza Ángeles destaca por su participación en la actualización de la NOM 00 200 2018 y otras, en el grupo de trabajo de la Secretaría de Energía y como representante suplente del Comité de Normas de la CFE Por Verónica Hernández L. / Fotografía: Energy Management
E
n reconocimiento a su fructífera y extensa trayectoria profesional, que incluye la autoría de cuatro libros y la impartición de cursos de capacitación a miles de especialistas del sector eléctrico nacional e internacional, Javier Armando Oropeza Ángeles recibió el Premio Nacional de Ingeniería 2018, otorgado por el Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas (CIME). Oropeza recibió el galardón durante una ceremonia en el Club de Banqueros de la Ciudad de México, por parte de Ricardo Domínguez, presidente del CIME.
Precursor de la capacitación y autor de libros Egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), el ingeniero Oropeza cuenta entre sus logros la capacitación a cerca de 1,000 ingenieros eléctricos de México, Costa Rica, Puerto Rico y Bolivia, principalmente. Su vasta experiencia como instructor y expositor de su especialidad la ha reflejado en diplomados, seminarios y congresos acerca del diseño de instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales, cálculos de corto circuito y de malla de tierra, celdas fotovoltaicas, entre otras temáticas. En entrevista con Energy Management, Oropeza afirma que sus libros también son parte esencial de sus logros: “recuerdo que la idea de mi primera publicación nació en el CIME, luego llevé mi material a Schneider Electric, cuyo instituto lo publicó, al igual que los otros tres”. Entre sus títulos destacan Instalaciones Eléctricas Residenciales, Libro de Oro de Puesta a Tierra Universal, Seguridad Eléctrica e Instalaciones Eléctricas Comerciales e Industriales. Cabe destacar que los dibujos que se incluyen en ellos también son de su autoría.
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Integrantes del CIME reconocieron al ingenierno Javier Armando Oropeza con el Premio Nacional de Ingeniería 2018 “Los ingenieros mexicanos representan mano de obra calificada del mejor nivel, pero siempre necesitan estar actualizados y contar con capacitación adecuada que pueden adquirir en los cursos de los colegios como el CIME, al igual que en instituciones como el IPN o la UNAM, entre otras”, asegura el también perito eléctrico de la Unidad de Verificación de Instalaciones Eléctricas, “Desde 1994 la situación ha cambiado en México, ya que cada vez se realizan más cursos que brindan herramientas para que los ingenieros eléctricos lleven a cabo su trabajo sin accidentes y con la más alta calidad y los lineamientos que dictan las NOM correspondientes”, agrega Oropeza.
Trayectoria reconocida Durante la entrega del Premio de Ingeniería 2018, el presidente del CIME expresó su reconocimiento al ingeniero Oropeza, quien en nombre del colegio al que pertenece participó en la actualización de la NOM 00 200 2018 y otras, en el grupo de trabajo de la Secretaría de Energía y como representante suplente del Comité de Normas de la Comisión Federal de Electricidad, entre otras actividades. A la ceremonia asistieron Hugo Quintana, director general de la ESIME unidad Zacatenco, en representación del director general del IPN, Mario Alberto Rodríguez; Abel Hernández, director general de la Asociación de Normalización y Certificación y Ernesto Gómez, por parte de Schneider Electric.
TÉCNICO
Reducción del ciclo de prueba de elevación de temperatura
EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El periodo de estabilización de la prueba de elevación de temperatura en transformadores de potencia es clave para determinar su comportamiento térmico, pero en manufacturas esbeltas y de flujo continuo se busca una reducción de este periodo, cuidando no afectar dicho comportamiento o no admitiendo factores que lo vuelvan errático o incorrecto en su evaluación Por Moisés Rodríguez Carrasco / Imágenes y figuras: cortesía del autor
L
a estabilización térmica durante la prueba de elevación de temperatura, en transformadores de potencia inmersos en aceite mineral, se obtiene al estar cargándolos a una capacidad constante a su enfriamiento de diseño, y monitoreando, a través de sensores o termómetros, las temperaturas en diferentes localizaciones de acuerdo con lo establecido en las normativas nacionales o extranjeras (como ANCE/NMX, IEEE/ANSI, IEC, etc.); lo anterior tomando lecturas de temperaturas absolutas cada hora desde su arranque y tomando muestras de aceite antes y después de su conclusión para el análisis de gases disueltos. Para este estudio se consideraron varios casos de diferentes tipos de transformadores para observar comportamientos y resultados que validen el poder acelerar la estabilización sin afectar los resultados de los ensayos.
Caso#
1
Como se comentó, se seleccionaron diferentes tipos de transformadores representativos para aplicarles la prueba de elevación de temperatura (ver tabla 1). De esta muestra se realizaron los ensayos normales (con su sistema de enfriamiento operando al 100 por ciento) y se midió el ciclo total en horas para luego aplicar el mismo ensayo, pero ahora cerrando válvulas inferiores de los radiadores (ONAN) y en algunos casos aplicando además el desenergizando de los motoventiladores (ONAF), también midiendo al final el ciclo total. El proceso de estabilización se representa matemáticamente mediante la ecuación aritmética de las temperaturas absolutas de las localizaciones de los sensores en el transformador inmerso en aceite, y el ambiente, expresando el gradiente de estabilización (AOR) de la siguiente forma: AOR= Top oil - (Top Rad-Bott Rad) - Avg ambient 2
2
3
4
5
Tensión (kV)
138x69-13.2
230-18
230-36.5
139.2-13.8
13.8-4.16
Capacidad (MVA)
21/28/35
162/216/270
45/60/75
45/60
16/17.92
Tipo de enfriamiento
ONAF
ONAF
ONAF
ONAF
ONAN
Cte térmica (hrs)
3.0
2.7
4.1
2.1
2.0
TOR calculado (°C)
47
60
56
57
60
Tabla 1. Casos de estudio de pruebas de elevación de temperatura
40 EM NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2019
Donde el Top oil es la temperatura superior del tanque (tapa), Top Rad es la temperatura superior de radiadores, Bott Rad la temperatura inferior de radiadores y Avg ambient es la temperatura promedio del ambiente alrededor del transformador. Es importante comentar que los contenedores para censar la temperatura ambiente deberĂĄn estar colocados a una distancia media de la altura del transformador entre 1 a 2 m de separaciĂłn, en al menos 3 lados del transformador. La constante tĂŠrmica de dichos contenedores deberĂĄ estar en +/- 2 h de lo calculado por diseĂąo (ver Figura 1):
Encendido y aseguramiento del sentido de giro de los ventiladores
operan motoventiladores, segĂşn haya sido el caso). El gradiente TOR se calcula aritmĂŠticamente restando el valor promedio del ambiente a la temperatura de punto mĂĄs alto del transformador (tapa), expresado de la siguiente forma:
TOR= Top oil - Avg Ambient đ??´đ?‘šđ?‘?đ?‘–đ?‘’đ?‘›đ?‘Ą Donde el Top oil es la temperatura superior del tanque (tapa), y Avg ambient es la temperatura promedio del ambiente alrededor del transformador. Una vez que el transformador alcance una estabilizaciĂłn tĂŠrmica (AOR), y en las Ăşltimas 3 lecturas consecutivas de los intervalos de cada hora no haya incremento mayor a 1 °C, se procede a determinar la elevaciĂłn de temperatura de sus devanados (esto Ăşltimo no es el propĂłsito de este estudio). Se valida el tiempo del ciclo total hasta que llega a su estabilizaciĂłn, y despuĂŠs se procede a tomar una muestra de aceite para analizar la generaciĂłn de gases a travĂŠs de una cromatografĂa, validando que no exista un problema de degradaciĂłn de aislamiento por el sobrecalentamiento controlado al que fueron expuestos los transformadores. A continuaciĂłn se muestran algunos resultados que reflejan el buen comportamiento de la generaciĂłn de los gases disueltos en el aceite, y el “antesâ€? (sin acelerar calentamiento) y el “despuĂŠsâ€? (aplicando el aceleramiento) para validar una reducciĂłn importante en horas al ciclo de estabilizaciĂłn:
Cierre-apertura de vĂĄlvulas de radiadores
Distancia correcta entre radiadores y contenedores ambiente
Figura 1. Proceso de aceleraciĂłn de la estabilizaciĂłn tĂŠrmica
CASO #1 ONAF
ÂşC 45
Se procede a cargar la unidad a una capacidad constante a pĂŠrdidas totales, limitando su enfriamiento, cerrando las vĂĄlvulas inferiores de los radiadores (ONAN) y apagando los motoventiladores (ONAF) para poder acelerar su calentamiento, asĂ mismo durante el proceso de monitoreo es importante ir comparando cada hora, el valor de la elevaciĂłn del punto mĂĄs caliente (TOR) contra el valor estimado por diseĂąo para que al llegar a un 80 por ciento se proceda con el restablecimiento del enfriamiento aplicable de la capacidad de la unidad bajo prueba (se abren vĂĄlvulas y se
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1
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4
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DespuĂŠs 8
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HORAS
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TÉCNICO
Límites de incremento de gases en transformadores después de temperatura Gas
Límites
Resultados
Límites de incremento de gases en transformadores después de temperatura Gas
Unidad
Resultados
Unidad
0.0
ppm
Hidrógeno + Metano + Etileno <2.0 ppm/hr + Etano
0.0
ppm/hr
Monóxido de carbono
<5.0 ppm/hr
0.0
ppm/hr
Dióxido de carbono
<20.0 ppm/hr
3.0
ppm/hr
Acetileno
Acetileno
<0.3 ppm
0.0
ppm
Hidrógeno + Metano + Etileno + Etano
<2.0 ppm/hr
0.0
ppm/hr
Monóxido de carbono
<5.0 ppm/hr
0.1
ppm/hr
Dióxido de carbono
<20.0 ppm/hr
3.7
ppm/hr
Diagnóstico: Aceite aceptado Método: ASTM D3612
Límites <0.3 ppm
Diagnóstico: Aceite aceptado Método: ASTM D3612 ºC
CASO #4 ONAF
Figura 2. Evidencias de casos aplicando una aceleración controlada en el proceso de estabilización térmica
60 50 40 30 20 Antes
10 1
2
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5
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Después
9
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11
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HORAS
Límites de incremento de gases en transformadores después de temperatura Gas
Límites
Resultados
Unidad
Acetileno
<0.3 ppm
0.0
ppm
Hidrógeno + Metano + Etileno + Etano
<2.0 ppm/hr
0.3
ppm/hr
Monóxido de carbono
<5.0 ppm/hr
0.4
ppm/hr
Dióxido de carbono
<20.0 ppm/hr
3.6
ppm/hr
Diagnóstico: Aceite aceptado Método: ASTM D3612
CASO #5 ONAN
ºC 70
En los últimos 11 años, usando esta metodología de acelerar el calentamiento para lograr una rápida estabilización térmica, se han ensayado, con resultados satisfactorios, más de 2500 transformadores de potencia con una reducción promedio de un 25 por ciento en horas del ciclo total de la prueba de elevación de temperatura. El planteamiento práctico del proceso de acelerar el calentamiento de un transformador de potencia para alcanzar una rápida estabilización térmica (fast heating) nos trae como beneficio no sólo tener un corto ciclo en la prueba, generando margen de maniobra para mover la línea de producción como parte de la iniciativa de un sistema de flujo continuo (incremento de capacidad o volumen), sino también ahorro en el costo de la energía que se mantiene durante dicho proceso y todo esto sin exceder sus parámetros de aceptación, validando la correcta funcionalidad del producto.
60 50 40 30
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8 HORAS
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Moisés Rodríguez Carrasco Se graduó de la Universidad Autónoma de Nuevo León y tiene estudios de Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con especialidad en sistemas de potencia de la escuela de graduados de la FIME -UANL. Actualmente trabaja en el departamento de Pruebas Eléctricas de Prolec GE, y desde el año 2000 es representante autorizado por la Entidad Mexicana de Acreditación AC.
EFICIENCIA ENERGÉTICA
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Panorama actual mexicano
El nuevo sexenio maneja una gran disyuntiva en el manejo de las energías renovables como cumplimiento de una llamada Reforma Energética proyectada en el sexenio anterior, así como el Código de Red; por ello, resulta importante conocer por qué el uso de esas fuentes no son un simple número y compromiso, sino un requerimiento de inclusión de México en la lista de países con el uso adecuado de los portadores energéticos Por José Ordoñez López
L
as energías renovables –como la eólica, solar, hidráulica y geotérmica– muestran un crecimiento imparable y tienen el respaldo de la comunidad internacional. No son una cuestión de moda o un fenómeno temporal. México se ha tomado con seriedad este tema, como parte de la profunda transformación que está viviendo el mercado eléctrico del país, situándose en el top 10 de los países más atractivos para invertir en energías renovables, según varios estudios y rankings publicados. Pero, ¿qué podemos esperar para los próximos años? En primer lugar, y para entender en qué situación se encuentra México, debemos hacer referencia a los objetivos establecidos por el gobierno en materia de energías limpias y su grado de cumplimiento: la energía generada en el país procedente de fuentes limpias debe ser el 35 por ciento en 2024 y el 50 por ciento en 2050. Entre los mecanismos para impulsar el desarrollo de las energías renovables en el país se encuentra el mercado de Certificados de Energías Limpias (CELs). Este último con base en la obligación de grandes consumidores para tener un nivel mínimo de consumo procedente de energías limpias, desde el 5 por ciento, en 2018, hasta el 13.9
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por ciento en 2022. Ahora cabe la pregunta: ¿existe infraestructura para lograrlo? Un importante reto tiene que ver con los precios de la electricidad en el mercado. La reducción de los precios de la electricidad es uno de los objetivos de la Reforma Energética; por tanto, niveles de precios excesivamente bajos pueden dejar de hacer atractivos los proyectos de energía renovable en comparación con otras tecnologías y fuentes de energía, por ejemplo, las plantas de ciclo combinado de gas. Actualmente existen varias limitaciones en la red de transmisión del país. El desarrollo de una red eléctrica sólida y confiable será crucial para ser capaces de desarrollar todas las centrales de generación previstas. Se requiere una importante inversión en infraestructura eléctrica, que incluye más kilómetros de líneas de transmisión, carreteras, etc. Debe señalarse que el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) está formado por el Sistema Interconectado Nacional (SIN) más todos los Sistemas Eléctricos Aislados (SEA) que conforman las fuentes de energía renovable, entre otros.
Principales ventajas de las plantas fotovoltaicas (FV): • Generación distribuida donde se requiera • No emisión de materiales contaminantes • Ahorro de combustibles fósiles • Fiabilidad de las plantas (vida útil superior a los 20 años) • Costos de mantenimiento y operación reducidos (comparado con otros sistemas de generación) • Modularidad de los sistemas (para aumentar la potencia de la planta basta con el incremento en el número de paneles, previo estudio)
Por otro lado, es complejo definir los principales elementos a considerar a la hora de diseñar un sistema FV, pero se resumirán los que pueden variar en función de tres factores principales: 1. Estructura de soporte (se puede utilizar estructura fija o con seguimiento solar) 2. Tipo de tecnología de módulo fotovoltaico, ya sea por la tecnología del semiconductor empleado (silicio cristalino vs diversas tecnologías de paca fina) o por el tamaño (60 o 72 células)
Carga Radiación lumínica
3. Inversor: elemento encargado de la conversión de la energía de corriente directa CD a corriente alterna CA, cuyas potencias pueden variar desde los 240 W hasta el orden de los MW (con un valor típico de 500 kW en inversores de gran tamaño)
Corriente eléctrica Radiación lumínica
Flujo de electrones
Fotones
Silicio tipo N Unión P-N
La electricidad anual generada por sistemas fotovoltaicos depende de diversos factores, entre ellos: • Radiación solar en la región de estudio • Evaluación de la inclinación y orientación de los paneles • Presencia de sombras, ya sea por la naturaleza, región o edificaciones • Rendimientos técnicos de los componentes de la planta (principalmente módulos e inversores)
Estructura de soporte en sistemas FV Este tema va muy relacionado con la restricción de espacio y tipo de terreno, así como la región de ubicación. En sus inicios se dio gran importancia a los seguimientos en dos ejes, pero en la actualidad está en desuso debido al elevado costo de la instalación, mantenimiento y necesidad de grandes superficies. Las estructuras fijas se basan en la idea de que el módulo se instalará en una posición asentada durante todo el año; es decir, si para obtener una máxima producción del módulo es preciso buscar la radiación directa, entonces hay que ponerlo en una posición fija que en la media anual proporcione su máxima producción.
Silicio tipo P Flujo de huecos
Figura 1. Célula fotovoltaica
El silicio cristalino (c-Si) son las formas cristalinas de silicio, ya sea silicio multicristalino (multi-Si), que consiste en pequeños cristales, o silicio monocristalino (mono-Si), un cristal continuo. El silicio cristalino es el material dominante utilizado en la tecnología fotovoltaica para la producción de células solares. Estas células se ensamblan en paneles solares como parte de un sistema fotovoltaico para generar energía a partir de la luz solar (ver Figura 2).
Fotovoltaicos
Primera Generación A base de silicio
Silicio cristalino
Capas finas de silicio
Segunda Generación Capas finas
Arsenio de galio
Calcopirita (CIS/CIGS)
Tipo de tecnología del módulo Las tecnologías FV están divididas en dos categorías principales: wafer based silicon y thin film technologies. La primera es conocida como paneles de silicio o silicio cristalino (ver Figura 1) y las conocidas como capa fina se suelen denominar dependiendo del material usado en su fabricación.
Mono
Multi
Cristalino
Tercera Generación Tecnologías futuras
Telururo de cadmio
PV Orgánico
A-Si/ micro- c-Si
Figura 2. Sistema fotovoltaico
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La dependencia de la potencia de un módulo fotovoltaico respecto a la temperatura se debe a las características propias del material semiconductor utilizado en su construcción. Este vínculo es lineal y se conoce como coeficiente de temperatura, cuyas unidades son (% / oC) y es un valor negativo, es decir, mientras mayor es la temperatura mayor es la caída de potencia del módulo fotovoltaico. Este coeficiente depende del material semiconductor seleccionado, y por ello la importancia de este tema al determinar qué tipo de celdas fotovoltaicas seleccionar. Diversos fabricantes en sus tablas manejan que el coeficiente de temperatura en módulos cristalinos (tanto mono como policristalino) es mínimo (-0.42 por ciento / oC). La diferencia sustancial está en los conocidos por capa fina (que tienen -30 por ciento / oC), lo cual es un factor de eficiencia del sistema fotovoltaico.
En la figura se ilustran datos para una celda, y el sistema de generación solar no es más que la combinación de celdas en serie paralelo. El inversor que realizará lecturas será el mismo, con la diferencia del rango de tensión e intensidad en función de esa configuración. Por tanto, el inversor de conexión a la red busca la máxima área del sistema de generación en cada momento. Todo esto variará en función de la irradiación solar y la temperatura, siendo la búsqueda del MPP en tiempo real cada instante. Esta función del inversor de conexión a la red y su algoritmo de búsqueda va a determinar la eficiencia del mismo. De igual forma, pueden existir casos donde el inversor reciba una orden concreta y fuerce el punto a una tensión determinada para tener una potencia a la salida (ver figura 3, punto B), conocido como punto de potencia máxima. El inversor conectado a la red de forma continua “lee” a la red que se van a conectar determinados parámetros y sincroniza con ella, convirtiendo la energía de corriente continua en corriente alterna y definida por los parámetros del sistema. La eficiencia de los sistemas fotovoltaicos no es una utopía, es una realidad demostrada. En muchas ocasiones culpamos a las tecnologías cuando la verdad han sido causas ajenas a estas lo que hace ineficiente la solución. Documentarnos y conocer los elementos básicos para una selección es fundamental para tomar una decisión que sea una solución eficiente.
Inversor El inversor de conexión a red es un equipo de electrónica cuya misión principal es convertir la potencia y energía generada en modo de corriente continua por el panel solar en potencia y energía sincronizada con la red de corriente alterna. De la configuración en serie y paralelo de los módulos fotovoltaicos tenemos un generador equivalente que proporcionará la tensión y la corriente del inversor. Lo que hace el inversor de conexión a la red es iterar hasta encontrar el punto de máxima potencia (MPP) en lo que se conoce como Maximum Power Point Tracking (MPPT) (ver figura 3).
Curva I-V Celda fotovoltaica 3 Punto A 2,5 MPP
Corriente (A)
2
Punto B
1,5
1
0,5 0 0
0,2
0,4 Tensión (V)
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0,6
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1
Figura 3. Curva U-I
José Ordoñez López Egresado de Ingeniería Eléctrica y Máster en Ciencias por el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría ISPJAE, La Habana, Cuba. Trabaja en temas de protección contra descargas eléctricas y sobretensiones. Ha dictado clases en el Instituto Superior Politécnico ISPJAE, Universidad Panamericana, Universidad La Salle, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Ciudad de México. Actualmente es director de Ingeniería y Soluciones Integrales.
TECH
Estaciones de carga Tripp Lite La creación de estaciones de carga Tripp Lite, fabricante de soluciones de protección y respaldo de energía, surge ante los inminentes riesgos actuales para recargar baterías, pues en ocasiones no hay contactos suficientes, hay robos, caídas accidentales, sobrecalentamiento que descomponga, queme los equipos o que genere cortos circuitos e incendios. También es muy común que las instalaciones eléctricas de las empresas o de lugares de mucha concurrencia como instituciones educativas, oficinas, comercios, salones para expos, hospitales, hoteles e industrias no ofrezcan la capacidad adecuada de energía que les permitan soportar la conexión de varios dispositivos móviles en un solo contacto.
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CIFRAS del SECTOR
35 % EN 2024
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y 50 % en 2050 debe ser la energía generada en México procedente de fuentes limpias
Fotografía: cortesía de Tripp Lite
CARACTERÍSTICAS