Introducción
A lo largo de muchos años hemos explicado en distintos artículos técnicos y conferencias las mejoras que se pueden obtener en el sistema eléctrico con el agregado de capacitores en diferentes niveles de tensión para compensación de reactiva.
Como sabemos, la utilización de energía eléctrica, distribuida mediante nuestro sistema de corriente alterna para fines industriales, comerciales o residenciales, requiere la existencia de campos magnéticos para establecer los campos rotantes de máquinas eléctricas, para las reactancias de lámparas de descarga etc.
Esos campos magnéticos requieren de la red de alimentación cierta potencia reactiva (kVAr, MVAr), que si bien no significan un aumento de la potencia activa (kW, MW) que se utiliza, implican un uso inadecuado del sistema eléctrico y da lugar a un aumento de la potencia aparente (kVA, MVA) requerida a la generación y al sistema para igual potencia activa utilizada La situación energética actual en todo el mundo nos obliga a realizar un análisis adicional donde además de tener en cuenta las mejoras desde el punto de vista estrictamente eléctrico y la eficiencia energética que se obtienen con la incorporación de capacitores, nos lleva también a considerar el cuidado del medio ambiente y específicamente en ese aspecto la reducción de gases de efecto invernadero.
Lamentablemente en muchos países incluido el nuestro la reglamentación correspondiente a la compensación de reactiva sigue estancada en valores de factor de potencia relativamente bajos comparada con los países desarrollados donde ya se analiza la compensación completa de reactiva debido a la gran cantidad de beneficios que produce en el sistema eléctrico.
Un valor de factor de potencia de 0,85 o de 0,9 de ninguna manera representa un límite aceptable para nuestro sistema eléctrico, por el contrario es necesario reglamentar valores mayores como 0,92 y/o 0,95, y en ciertos casos lograr un valor unitario en ciertos puntos de la red.
Es decir incorporamos la potencia reactiva capacitiva para compensar la potencia reactiva inductiva consumida.
Esto trae aparejada la necesidad de que los diferentes actores que intervienen en la regulación del mercado eléctrico le den prioridad al tema planteado que sin duda permitirá mejorar la eficiencia energética de nuestra red eléctrica.
Desarrollo
El aporte de potencia reactiva a la red eléctrica (kVAr o MVAr), da lugar a mejoras en el sistema eléctrico según los siguientes puntos:
– Reducción de pérdidas en alimentadores de distribución y líneas
– Reducción de la demanda en MVA
– Mejora de los niveles de tensión en distintos puntos del sistema
– Reducción del consumo de energía en kWh y de gases (CO2)
– Reducción de penalizaciones
– Reducción de emisión de gases CO2 (relacionado con la reducción de
pérdidas)
Reducción de pérdidas en alimentadores de distribución y líneas
Cuando analizamos las pérdidas a lo largo del sistema eléctrico vemos que son causadas por la corriente de la carga. Hay dos componentes que contribuyen a estas pérdidas, la componente resistiva de la corriente de la carga que produce pérdidas que no podemos evitar, y la componente reactiva de la corriente de la carga que contribuye a las pérdidas y que podemos reducirla y con eso evitar sus consecuencias.
Esa componente reactiva se evita con la incorporación de potencia reactiva capacitiva.
Tenemos que tener en cuenta que las pérdidas en los sistemas eléctricos se producen en los diferentes niveles como ser distribución y transmisión y la incorporación de potencia reactiva capacitiva impacta positivamente en ambos niveles.
Además no solo tenemos que considerar las líneas de transmisión y distribución sino que también debemos considerar los transformadores de distribución.
Reducción de la demanda en MVA
La reducción de la corriente reactiva que se produce al incorporar capacitores implica una reducción de la corriente total de la línea.
Esa reducción de la demanda en KVA o MVA trae aparejadas enormes mejoras al sistema eléctrico, especialmente en horarios de máxima carga.
Además permite tener mayor potencia disponible en el transformador y líneas.
La reducción alcanzada implica una reducción de los valores de kwh.
Mejora de los niveles de tensión en distintos puntos del sistema
La capacidad de los alimentadores de distribución generalmente está vinculada a la caída de tensión que se produce a lo largo del mismo. La empresa de energía debe garantizar que los valores de tensión para los usuarios se mantendrán dentro de ciertos límites.
Si logramos mantener los niveles de tensión a lo largo del alimentador podremos obtener grandes beneficios, incluyendo un aumento de demanda hasta el valor límite de caída de tensión, la tensión en la ET se puede reducir para reducir la demanda y ahorrar energía.
También hay que tener en cuenta que desde el punto de vista de la empresa de energía manteniendo un nivel constante de tensión se logra una mayor facturación de energía a los usuarios.
Reducción de penalizaciones
La incorporación de capacitores (potencia reactiva) permite reducir penalizaciones existentes en función de los valores de factor de potencia reglamentados por las diferentes empresas eléctricas.
Reducción de gases – CO2
La mejora del Factor de Potencia implica un aporte muy importante a la reducción de emisión de CO2 a la atmósfera.
La reunión de Río en 1992 y la de Kyoto en 1997, establecieron que para el cuidado del medio ambiente era necesario reducir la emisión de ciertos gases llamados de efecto invernadero.
Entre esos gases, el de mayor importancia era el CO2 que representaba el 84% del total, y que además en nuestro caso está directamente vinculado el funcionamiento del sistema eléctrico y específicamente está vinculado a la eficiencia energética del sistema.
El primer análisis tenía que ver con quienes eran los emisores de CO2, y allí aparecieron la generación de energía eléctrica y las industrias manufactureras, y luego se observó que además había aumentos importantes de emisión en el área de transporte y de los consumos residenciales.
Si analizamos la generación de energía en Europa, podemos decir que la generación de CO2 en función del tipo de central es:
– Centrales de carbón para 1 kWh emiten 1 kg de CO2
– Centrales de Fuel: para 1 kWh emiten 0,75 kg de CO2
– Ciclos combinados: para 1 kWh emiten 0,3 kg de CO2
Si queremos tomar un valor promedio estamos en el orden de 0,429 kg de CO2 por cada kWh generado.
En el caso de los sistemas eléctricos, las pérdidas están directamente vinculadas con la emisión de CO2 a la atmósfera.
Conclusiones
La compensación de reactiva (en nuestro caso expresada como Mejora del Factor de Potencia), produce varias ventajas que deben ser tenidas en cuenta, no solo desde el punto de vista eléctrico sino desde el punto de vista del medio ambiente.
Entre esas ventajas una de las más significativas tiene que ver con la disminución de las pérdidas en las redes eléctricas porque eso da lugar a una reducción de los kWh generados y por o tanto podemos decir que produce una reducción de la emisión de CO2 a la atmósfera, lo cual es claramente una contribución directa al cuidado del medio ambiente.
Descripción de equipos para compensación de reactiva
Para llevar adelante lo descripto en los puntos anteriores tenemos que incorporar los siguientes equipos en los niveles de tensión que corresponda:
– Capacitores de potencia para compensación individual de equipos eléctricos
– Bancos de Capacitores fijos y/o automáticos
– Filtros de armónicas