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Retos Tecnológicos en la Empresa Eléctrica actual : Estrategia de I+D+i de Iberdrola
Bilbao 26 Noviembre 2010
● Mathematical challenges in sustainable electric network management systems
• Entorno: Poli<ca Europea Energé<ca
• Retos tecnológicos de la Empresa Eléctrica
• Estrategia de I+D+i de Iberdrola
• Ejemplos de Ac<vidades de I+D+i en las áreas de negocio.
• Conclusiones
● Indice
• El Impulso a la I+D+i en el Sector Eléctrico es fundamental para conseguir los objetivos de Suministro, Competitividad y Sostenibilidad
Vamos a vivir una Revolución Tecnológica en los proximos años
Dirección de Innovación, Medio Ambiente y Calidad. Recursos Corporativos Iberdrola.
Retos Tecnológicos de la Empresa Eléctrica
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● CCS
● Integracion de Vehiculos Electricos y Renovables ● Redes Inteligentes
● Desarrollo Nuevas Renovables ● Almacenamiento de Energia ●
Dirección de Innovación, Medio Ambiente y Calidad. Recursos Corporativos Iberdrola. ● 6
● Strategic Focus
Dirección de Innovación, Medio Ambiente y Calidad. Recursos Corporativos Iberdrola. ● 7
● Strategic Focus
● 8
● Referentes en gestión del conocimiento
● LÍDERES MUNDIALES EN I+D+I EN EL SECTOR ENERGÉTICO ● (225 M€ en 2008-2010 / 400 M€ en 2008-2012)
● PLAN ESTRATÉGICO DE I+D+i
● Referentes en gestión de la I+D+i
● Desarrollo de las áreas estratégicas de I+D+I de
IBERDROLA
• I+D+i para la creación de valor a largo plazo • Innovación de procesos para la mejora de la eficiencia • Calidad de suministro en redes de transporte y distribución • Maximizar el valor de los activos aumentando el rendimiento en las actividades de O&M • Fuerte compromiso con el respeto medioambiente y la seguridad
• Modelo de I+D+I abierto, integrando a los colaboradores de I+D • I+D descentralizada, cercana a las áreas de negocio • Excelencia en gestión de la I+D+i (Normas UNE 166.000) • Cultura de innovación, incluyendo formación en creatividad para los empleados. • Vigilancia e inteligencia tecnológica sistemáticas
• Desarrollo/gestión del talento • Compartir conocimiento y buenas prácticas • Formación técnica avanzada • Intensa colaboración con proveedores de I+D de excelencia
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● Presupuesto 2008-2010 para I+D+i
● Presupuesto de I+D+I M€ %
● Renovables 70M€ 31%
● Generación 70M€ 31%
● Redes 50M€ 22%
● Otros* 35M€ 16%
● Total 225M€ 100%
● * Incluye TICs
● Presupuesto 2010-2012 400 M€
Plan estratégico en I+D+i
• La estrategia global busca reflejar tanto las prioridades de la Unión Europea (por ejemplo, siguiendo el enfoque del SET Plan y de las diversas plataformas europeas) como de los programas nacionales relevantes (como el Low Carbon Fund promovido por Ofgem, y las plataformas españolas).
• El plan estratégico de Iberdrola está clasificado por Unidad de Negocio.
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● Áreas estratégicas en renovables
● Integración en la red
● MED
IOA
MB
IENTE
● SEGU
RID
AD
● Recurso eólico
● Termosolar
● Mejora de las ● infraestructuras eléctricas
● Off-Shore
● Biomasa
● Energía marina, fotovoltaica ● & otras fuentes
● Mejora en la operación
Áreas estratégicas en renovables
• Recurso eólico: Estudio de la variabilidad climáQca y opQmización en las esQmaciones del recurso. Modelos, medidas, metodologías, etc.
• Integración en la red: analizar y desarrollar aspectos que puedan influir en favorecer la integración de la electricidad en la red. Tanto acomodación de energía verQda como prestación de servicios al sistema.
• Mejora de las infraestructuras: Mayor conocimiento y control de parámetros mediante la uQlización de información en Qempo real, lo que permita aumentar la estabilidad y reduciendo la probabilidad de fallos.
• Termosolar: Avances en campos que permitan mejorar la compeQQvidad para implementación a gran escala.
• Biomasa: OpQmización de costes y mejorar rendimientos.
• Offshore: Énfasis en estructuras para turbinas a gran escala y aguas profundas (>30 m)
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Áreas estratégicas en renovables (2)
• Energía Marina y otras fuentes: Estudio, desarrollo y seguimiento de nuevos elementos de energía marina, energía procedente de las olas, mareas, fotovoltaica, geotérmica.
• Predicción de la producción: Aumentar la exacQtud en la previsión de la producción de electricidad mediante fuentes de energía renovables para facilitar la penetración en el Sistema.
• Mejora en la operación: Aumento en el rendimiento de las instalaciones y mejora en el mantenimiento. También acciones de mejora en los procedimientos, metodologías, equipamientos y materiales.
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Prioridades estratégicas en renovables
• Entre las áreas estratégicas mencionadas, las prioridades se corresponden con aquellas idenQficadas por el Wind European Industrial IniQaQve:
– Nuevas turbinas y componentes,
– Tecnología Offshore,
– Estudios de los recursos y planificación espacial,
• Para todas las tecnologías renovables, el área de mayor importancia es el de integración a la red. El principal enfoque es en el desarrollo de técnicas para un alto grado de penetración de fuentes intermitentes de electricidad.
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● System for predicting electricity output at wind farms (MeteoFlow)
● Wind farms power production depends critically on the wind
● Wind power production is irregular > Instabilities in the power grid
● Why MeteoFlow?
● Wind farms production should be programmed in some way
● Numerical prediction
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+
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● Programa de Predicción Meteoflow Predicción de vientos a 72 hrs
● Datos meteorológicos ● Cartografía digital
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● System for predicting electricity output at wind farms ● MeteoFlow
● Elements
Áreas estratégicas en generación
• Operación y mantenimiento nuclear e ingeniería de las nuevas plantas de generación nuclear. Ingeniería relacionada con reactores de III generación (reactores pasivos), sistemas y gesQón de la seguridad. Análisis de la vida úQl de la planta y operaciones a largo plazo. Ingeniería para la gesQón de residuos. ParQcipación en ITER y en proyectos internacionales de aceleradores.
• Captura y Almacenamiento de Carbono (CCS, por sus siglas en inglés). CombusQón oxycoal, separación Amina – CO2; almacenamiento de CO2 en reservorios acuíferos; usos de CO2: materia prima, invernaderos, etc; proyectos de carbono limpio.
• Operación y Mantenimiento: OpQmización de estas acQvidades.
• Materiales: Alta temperaturas. FaQga por corrosión. Ensayos no destrucQvos avanzados y degradación de materiales.
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Áreas estratégicas en generación (2)
• Cogeneración: Valorización del CO2, producción de syngas para uQlizarlo en motores de combusQón interna, reducción catalíQca de NOx para motores pequeños, nuevos sistemas de refrigeración.
• Ges<ón de la energía y proceso de venta de la energía: OpQmización y mejora de la planificación y actuaciones en mercados energéQcos.
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Se requiere un importante desarrollo tecnológico y económico en el ámbito del CCS .
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Consiste en la captura, transporte y almacenamiento del CO2 originado en un proceso de combustión.
Se encuentra en fase de I+D. Lanzamiento de 12 proyectos piloto con
ayudas públicas europeas. Fase de comercialización prevista a
partir de 2030. Su desarrollo permitirá aprovechar las
importantes reservas de carbón.
● El CCS se utilizará a lo largo de sectores energético (combustión carbón, gas…) pero también en industria (química, cemento, acero…). Es básica la colaboración sectorial para alcanzar objetivos.
● Las necesidades de almacenamiento de CO2 son inferiores al 1% de la capacidad de almacenamiento.
● Fuente: Energy Technology Perspectives. 2010. Agencia Internacional de la Energía
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PROYECTO HOREX
● Canales y central de Torrejón.
● Presa del Tiétar
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LA EXPANSIÓN QUÍMICA DEL HORMIGÓN
Fenómeno químico con efectos csicos.
Reacciones internas.
∑ volúmenes productos resultantes > ∑ volúmenes productos reacQvos
Clases de reacción:
a) Productos del agua con el cemento
b) Áridos con cemento
c) Componentes de los áridos entre sí
El agua es un agente imprescindible.
Efecto final análogo a un calentamiento.
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PERCEPCIÓN ACTUAL DE LA EXPANSIÓN QUÍMICA EN HORMIGONES DE PRESAS
Nueva forma de deterioro.
Más del 10% de las presas de hormigón dañadas por envejecimiento sufren
expansión.
Importante escenario de alteración del material.
Proceso variado y complejo.
Efectos estructurales diversos en signos y enQdad.
Heterogeneidad y carencias en las fases del estudio y tratamiento del fenómeno.
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HITO 1. JULIO 2007-‐ DICIEMBRE 2008
● Fase 2: DESARROLLO DE NUEVAS METODOLOGÍAS
Parámetro Descripción Valor propuesto
β Expansión unidireccional a
tiempo infinito 0,0% - 0,4%
τc (θ0) Tiempo característico de
referencia Figura
τL (θ0) Tiempo de latencia de
referencia Figura 3–1
Uc Constante de activación del
tiempo característico 5400 ± 500 K
UL Constante de activación del
tiempo de latencia 9400 ± 500 K
● Modelo de Ulm et al.
● Modelo de Charlwood et al.
Parámetro Descripción Valor propuesto
α Parámetro de incremento del tiempo de latencia
4/3
fc Resistencia a compresión
-
wc Apertura de fisura máxima
-
γt Factor de tracción para inicio de reducción de la expansión
-
Γr Coeficiente de expansión residual para tracción
-
β Parámetro de reducción de expansión con la compresión
0,5
● Modelo Saouma y Perotti
● Modelización de la reacción álcali-árido en estructuras de hormigón
Desarrollo de los modelos matemáticos
● MODELOS DE EXPANSIÓN
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HITO 1. JULIO 2007-‐ DICIEMBRE 2008
● COMPORTAMIENTO ELÁSTICO DEL
HORMIGÓN
● IMPLEMENTACIÓN EN UN CÓDIGO DE ELEMENTOS FINITOS
Y VALIDACIÓN NUMÉRICA DE LOS MODELOS
● SELECCIÓN DE MODELOS MODELO SAOUMA Y PEROTTI
Áreas estratégicas en redes
• Calidad del servicio y nuevos materiales: Aspectos medioambientales, aumento de los niveles de seguridad y de calidad de los equipos. Incremento de la capacidad de líneas existentes y nuevos Qpos de cables.
• Protecciones: sistemas que permitan mejorar la calidad del suministro y la seguridad de las instalaciones y personas. Control remoto, protección de equipos y monitorización y análisis de la información.
• Smart Grids – redes inteligentes del futuro: Nuevas tecnologías para la operación del Sistema, para mejorar la flexibilidad y la seguridad del servicio, con el fin de miQgar futuros gastos en capital y operaciones. Aumento de la canQdad de data para la operación y automaQzación de la red, así como nuevas herramientas para su gesQón.
• Calidad de onda: Mejora en la calidad de onda y su conQnuidad, relacionado con la calidad del producto.
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Áreas estratégicas en redes (2)
• Generación distribuida: Aprovechar al máximo la contribución de los recursos energéQcos distribuidos a la operación y sostenimiento del sistema, y facilitar su incorporación. Estudiar la posibilidad de las microrredes.
• Ges<ón de la demanda: Red de comunicaciones entre el operador de la red y los clientes. Nuevos conceptos en la operación (sistema de interrupQbilidad), mediante el control de varias pequeñas demandas. Esto cambiará la medición, eficiencia, mantenimiento y la calidad del servicio a la vez que facilitará la integración de generación renovable.
• Ges<ón de ac<vos: Planificación y opQmización de recursos y mantenimiento predicQvo basado en la fiabilidad.
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● - CT con Telegestión: 512 (87%)
● Castellón: primer desarrollo en España de Red Inteligente
• 583 Centros de Transformación en servicio con varias configuraciones de transformadores (entre 1 y 3) • 100.973 puntos de suministro domésticos que atienden a 175.000 ciudadanos. • Variada configuración de la Baja Tensión: contadores monofásicos y trifásicos, centralizados e
individuales,… • Densidades eléctricas amplias: entre 1 y 831 clientes por CT, entre 1 y 78 líneas BT por centro,... • Diferentes tipologías de instalaciones, antigüedades,…
- Telegestión mediante concentrador en CT (100%) - Supervisión de MT (88%) - Supervisión de BT avanzada (78%) - Automatización (13%)
• Alcance previsto (números provisionales):
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● PERO NO EL ULTIMO DE IBERDROLA