En el negocio de las líneas de transmisión, casi todos asociamos la palabra eficiencia, con mejoras en los equipos de generación, transformadores y otras aplicaciones. Mientras que los nuevos componentes más eficientes en muchos casos son más caros que las unidades menos eficientes que reemplazan. Su alto precio se justifica fácilmente debido a su reducido costo en su ciclo de vida y operación.
Por Dave Bryant
Este artículo explicará cóm00o el uso del conductor ACCC® de Global CTC es rentable y ayuda a mejorar la eficiencia de la red y por qué puede ser uno de los medios menos costosos de reducir el CO2 y otras emisiones de GEI. En 1992 se estableció el programa Energy Star® para mejorar la eficiencia de los electrodomésticos y los materiales de construcción. Esto ayudó a los consumidores a entender mejor lo que estaban comprando y ayudó a los fabricantes a comercializar sus productos mejorados. También se proporcionaron subsidios y rebajas en muchos casos para inspirar la inversión de los consumidores y reducir la necesidad de construir nueva generación a costos presumiblemente más altos.
Más recientemente, nuestra estrategia “Smart Grid”; fue desarrollada para ayudar a disminuir la demanda de pico de carga cambiando ciertas tareas a horas punta. Lo sorprendente es lo poco que cualquiera de nosotros realmente piensa acerca de la eficiencia de la red en sí que conecta nuestros electrodomésticos, hogares, etc. La mayor parte del alambre utilizado para esto actualmente consiste en hilos de aluminio envueltos alrededor de un núcleo de acero. Este alambre se llama “ACSR” (Conductor de aluminio de acero reforzado) y la tecnología tiene más de 100 años de antigüedad.
En la década de 1970 se creó un nuevo diseño de conductores. Fue nombrado “ACSS”; (Conductor de aluminio de acero apoyado). Es muy similar a ACSR, pero las hebras de aluminio fueron pre-recocido en la fábrica. Esto permitió que el ACSS funcionara a temperaturas más altas para cargas mayores. El problema con ACSS es que a temperaturas de funcionamiento más altas, las pérdidas de línea suben exponencialmente. El otro problema es que a medida que el alambre se calienta debido a la resistencia eléctrica, su alto coeficiente de expansión térmica hace que se cuelgue, lo que puede provocar apagones. El mayor apagón de la costa este de 2003, por ejemplo, fue causado por la flecha excesiva del conductor.
Para mitigar el hundimiento de los conductores – a raíz del principal apagón de la costa este – varias compañías, entre ellas 3M y Composite Technology Corporation (ahora CTC Global), presentaron los conductores “HCLS” (High Capacity, Low-Sag). Estos diseños utilizaron núcleos compuestos que les permitieron transportar niveles muy altos de corriente sin exhibir una flecha excesiva del conductor o sufrir pérdidas excesivas de la línea.
El producto “ACCR”; (Conductor Compuesto de Aluminio Reforzado) de 3M utiliza un compuesto de matriz metálica que reemplaza los alambres de núcleo de acero convencionales. El núcleo ACCR es en realidad un aluminio reforzado, por lo que su resistencia eléctrica (y la eficiencia) se ha mejorado mucho en comparación con el núcleo de acero convencional que ofrece muy mala conductividad. El producto CTC Global ACCC® (Núcleo de compuesto de conductor de aluminio) utiliza un núcleo de fibra de carbono y fibra de vidrio no conductora. Debido a que el núcleo
ACCC® de CTC Global es mucho más ligero que el acero, el diseño incorpora un 28 por ciento más de aluminio adicional sin una penalización de peso o diámetro. El contenido de aluminio añadido (y calidad mejorada) sirve para disminuir la resistencia eléctrica y por lo tanto reduce las pérdidas de línea en un 25 a 40 por ciento o más en comparación con las alternativas reforzadas con acero. El aprovechamiento de los conductores de alto rendimiento como el ACCC de CTC Global se ha vuelto particularmente importante hoy en día. No sólo sirven para mejorar la eficiencia y la fiabilidad, sino que también nos permiten aumentar la capacidad de las líneas de transmisión existentes para que podamos acceder a fuentes de generación más limpias. El calentamiento global – el debate sobre el cambio climático, esto y otras iniciativas estatales están impulsando esta necesidad ahora más que nunca.
Para apreciar plenamente cómo funcionan los conductores de alto rendimiento, considere un proyecto reciente construido por American Electric Power en los Estados Unidos. Su objetivo era actualizar dos circuitos de 345 kV de 120 millas para dar cabida a un aumento sustancial de la demanda local. Reemplazaron el ACSR de tamaño de Drake existente (dos conductores por fase) con el tamaño de Drake ACCC. Esto efectivamente aumentó la capacidad de la línea en un 75 por ciento, mientras que se mantuvo un adicional de 600 amperios de reserva de emergencia. American Electric logró exactamente lo que se propuso y lo hizo mientras la línea se mantuvo energizada. En realidad, fue el proyecto de reconductor de línea en vivo más grande jamás emprendido y el proyecto se completó meses antes de lo previsto. El proyecto de American Electric ganó el Premio Edison de EEI en 2016.
Lo que AEP también se dio cuenta, pero probablemente no pensó demasiado inicialmente, fue una reducción del 30 por ciento en las pérdidas de línea. Aunque los detalles del proyecto generalmente no se comparten públicamente, usando algunas suposiciones razonables, podemos poner esto en más perspectiva. Suponiendo un factor de carga de 34 por ciento y el estado de las emisiones de CO2 promedio de Texas para todas las fuentes combinadas de generación a 1.279 libras por MWh, AEP debería de tener una reducción en las pérdidas de línea de más de 140.000 MWh y una reducción de la emisión de CO2 de más de 80.000 toneladas métricas por año (por circuito). Mientras que entregar más poder parece un mejor modelo de negocio que pagar a un cliente para usar menos (refiriéndose a subsidios de electrodomésticos), en este caso, las reducciones de pérdidas de línea deberían ahorrar AEP más de $ 16 millones por año.
Asumiendo un costo de $ 60 / MWh. Si a continuación se tiene en cuenta el ahorro de capacidad de generación de más de 38 MW (con un factor de capacidad del 80 por ciento, combinado), parece haber beneficios adicionales. Mientras que muchos directivos han declarado: “Es más barato ahorrar un Nega Watt que producir un Mega Watt”, en el caso de la entrega de energía, esto también es muy cierto. Para poner esto en una perspectiva aún mayor, una reducción de CO2 de 80.000 toneladas métricas es el equivalente de quitar casi 17.000 coches de la carretera. Si se corta esto en una sección de una milla, que equivaldría a una reducción de CO2 de 667 toneladas métricas o una reducción de 140 coches por milla. Asumiendo un costo de reconducción de $ 300,000 por milla, esto equivaldría a un costo único de $ 450 por tonelada métrica usando un conductor de alto rendimiento. No considerar la eficiencia de la red – y no tomar medidas – es una oportunidad muy desperdiciada. Si tiene la oportunidad de actualizar su sistema de transmisión, considere la importancia de aprovechar los conductores de alto rendimiento. Al final del día, el ahorro de emisiones de CO2 no le costará nada, ya que las reducciones de pérdida de línea, ahorro de capacidad de generación y mayor volumen de ventas ya habrán pagado el costo del proyecto varias veces.
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