Potencial de ahorro energético global de los transformadores de distribución de alta eficiencia (1ª PARTE)

En otros artículos hemos argumentado que las redes de distribución soportan importantes pérdidas de energía y ello supone que los costes de la energía de fuentes convencionales centralizadas: nuclear, térmica, etc, sea mucho mayor que la que se utiliza en los estudios comparativos entre las distintas fuentes de energía.

Las pérdidas de energía en todas las redes de distribución eléctricas del mundo suponen unos 1279 TWh. Varían de país a país entre un 3,7 % y 26,7 % del uso de la electricidad, lo cual implica que hay un gran potencial de mejora.

Después de las líneas, los transformadores de distribución son el segundo componente generador de pérdidas más importante en las redes de distribución. Los transformadores son relativamente fáciles de reemplazar en comparación con líneas o cables, y su eficiencia puede ser fácilmente clasificada, etiquetada y estandarizada. Además, existen tecnologías modernas que reducen las pérdidas hasta en un 80 %.

El potencial de ahorro de electricidad al cambiar a transformadores de alta eficiencia se estima en al menos 200 TWh. Teniendo en cuenta el coste del ciclo de vida, seleccionar transformadores de alta eficiencia es una buena decisión a pesar de su alto precio de compra.

Redes eléctricas

Los transformadores convierten energía eléctrica de un nivel de voltaje a otro. Son una parte esencial de la red eléctrica. Después de la generación en la estación de potencia, la energía eléctrica necesita ser transportada a áreas donde se consume. Este transporte es más eficiente a altos voltajes, por lo que la potencia generada a 10 – 30 kV se convierte transformándola a voltajes típicos de 220 – 400 kV, o incluso más altos.

Ya que la mayoría de las instalaciones eléctricas operan e voltajes más bajos, el alto voltaje necesita ser convertido en el punto de uso. El primer paso es la transformación a 33 – 150 kV. Es a menudo el nivel al que la potencia se suministra a clientes industriales principales. Las compañías de distribución luego transforman la potencia al voltaje del consumidor.

De esta forma, la energía eléctrica pasa a través de un promedio de cuatro etapas de transformación antes de ser consumida. Un gran número de transformadores de diferentes clases y tamaños son necesarios en la red de transmisión y distribución, con un amplio rango de voltajes de operación. Los grandes transformadores para altos voltajes se llaman transformadores del sistema. El último paso de transformación en el voltaje principal del consumidor (en Europa 400/230 V) es hecho por el transformador de distribución.

Pérdidas de red

Las pérdidas de la red de distribución en el mundo pueden estimarse en 1279 TWh, o un 9,2 % del uso de electricidad. Las variaciones en las pérdidas pueden ir del 4 % a más del 20 % según país. Esta variación no puede explicarse sólo por el tamaño del país, tamaño del sistema eléctrico o población. Las pérdidas en las redes de ciertos países han decrecido firmemente en las pasadas décadas lo cual muestra que hay un gran potencial de mejora.

En varios estudios se han cuantificado las pérdidas en transmisión y distribución y se ha encontrado que la tercera parte ocurre en los transformadores y el 70 % en el sistema de distribución.

Pero el mayor potencial para disminuir las pérdidas lo encontramos en los transformadores por los siguientes motivos:

• Sustituir transformadores es más fácil que cambiar cables o líneas.
• Los transformadores tienen un gran potencial de reducción de pérdidas. Existen tecnologías para reducir pérdidas hasta en un 80 %.

Pérdidas en transformadores de distribución

De acuerdo con la siguiente tabla, estas seis economías tienen 83 millones de transformadores instalados, con una capacidad total de 5850 GVA. En las distintas partes del mundo se han adoptado muy diferentes aproximaciones respecto a la potencia de distribución. Europa tiene alrededor de 1 transformador cada 80 ciudadanos, mientras que USA y Japón tienen una unidad cda 5 – 10 ciudadanos, debido a que la potencia se transforma mucho más cerca del usuario final, con implicaciones en el tamaño de unidad promedio y carga. Hay una tendencia a evaluar la eficiencia del transformador al 50 % de la carga.

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