Cuando una turbina eólica no produce suficiente electricidad, ¿cómo compensa la compañía eléctrica la pérdida?

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Una vez escuché que cuando una planta de energía eólica no produce suficiente electricidad, la compañía eléctrica a veces se ve obligada a encender un par de motores a reacción para compensar la pérdida, ¿hay algo de cierto en eso? Me imagino que la estabilidad es un factor clave para mantener la producción estática y eficiente, entonces, ¿qué haría la compañía eléctrica?

Robar
fuente
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Las "plantas de pico" y las "plantas que siguen la carga" (ver la respuesta de Andrey Akhmetov, más abajo) existirían incluso si las turbinas eólicas nunca hubieran sido inventadas. Se necesitan para hacer coincidir la capacidad de generación en línea con la demanda de energía eléctrica, y la demanda puede cambiar tan rápido como puede cambiar el viento.
Solomon Slow
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Los motores a reacción son en realidad un conjunto superpuesto del tipo de central eléctrica que utilizan estas plantas. Son correctamente motores de turbina de gas que también se utilizan en el tanque Abhrams y en los autobuses de Nueva York. ¿Por qué los motores a reacción no son un subconjunto o superconjunto? Porque hay algunos tipos de motores a reacción que no tienen nada que ver con turbinas como los ramjets.
slebetman
Los supercaps ahora se promocionan para uso comercial en suministros de pico. Este Kilowatt LABS SIrius Capacitor Module tiene una capacidad de almacenamiento de 3.55 kWh y cuesta $ Australian 4500 en esta página. Digamos un estimado de $ US3000 para 'unos pocos'. Eso es aproximadamente 5 veces el costo de las baterías LiIon, lo que lo convierte en una ganga si las especificaciones son ciertas. 1,000,000 ciclos estimados (probablemente al 100% DOD) [!!!!], 45 años de vida útil del condensador, 99% + eficiencia de almacenamiento de ida y vuelta, especificaciones breves aquí . Asombroso.
Russell McMahon
No es suficiente para una respuesta, pero me da una excusa para conectar mi sitio web favorito: gridwatch.co.uk le mostrará cómo funciona la respuesta de Andrey Akhmetov en la práctica, y muestra cómo las diferentes plantas varían sus resultados según sea necesario durante el día. (Esto es para el poder del Reino Unido, hay otros similares para otros
pájaros
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Cuando leí "enciende un par de motores a reacción ...", instantáneamente imaginé que los motores a reacción volaban en la turbina eólica para hacerla girar más rápido.
IMil

Respuestas:

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Esto es correcto. Cuando la demanda excede el suministro, el voltaje caerá y la frecuencia disminuirá (lo que puede arriesgar la falla del equipo y es ciertamente una situación indeseable). Los operadores de las redes eléctricas activarán fuentes alternativas de generación para corregir el desequilibrio tan pronto como se note (a menudo bajo la coordinación de una organización de transmisión regional como CAISO ).

Los operadores de la red son muy cuidadosos para garantizar que la frecuencia de la red se mantenga adecuadamente ( fuente ); incluso unos pocos segundos de deriva (es decir, unos cientos de ciclos hacia adelante o hacia atrás) requieren que los RTO y las agencias relacionadas tomen medidas correctivas donde sea seguro. La mayoría de estas medidas funcionan de la misma manera si la demanda aumenta o la oferta disminuye (y, por lo tanto, son relevantes si hablamos de un aumento en la carga del consumidor o una disminución en la oferta de energía eólica u otras fuentes renovables).

Para comprender la mezcla de energía un poco más a fondo, es necesario tener en cuenta los tipos de generación, que incluyen plantas de carga base, plantas de seguimiento de carga, fuentes intermitentes y plantas pico:

  • Las plantas de carga base están diseñadas para operar con una alta eficiencia de costos (no necesariamente la eficiencia ambiental o cualquier otra medida de eficiencia, a menos que lo dicten las leyes y prioridades locales), pero no se pueden ajustar rápidamente. Ejemplos de estos pueden incluir grandes cargas de carbón y bases nucleares.
  • Las plantas que siguen la carga pueden ajustarse si tienen capacidad (por ejemplo, plantas hidroeléctricas o de combustible más pequeñas)
  • Las plantas de pico son ágiles y pueden conectarse rápidamente (por ejemplo, turbinas de gas), pero son ineficientes. Cuando las plantas de carga base son insuficientes, las plantas que siguen la carga aumentan su carga; Si esta capacidad se agota o la red está experimentando rápidos cambios en la carga que las plantas que siguen la carga no pueden mantener, los picos se conectarán y comenzarán a quemar combustible para lograr un suministro suficiente para equilibrar la demanda.

Otro factor a considerar es la planificación: si un área tiene vientos constantes y suficientes turbinas eólicas, el viento puede considerarse parte de la carga base: no se puede ajustar, pero es relativamente predecible y constante día a día. Las brechas en el viento se tratan de la misma manera que cualquier otro déficit de carga base: primero a través de plantas que siguen la carga si es posible y luego con la ayuda de los picos.

Las brechas y déficits conocidos también se pueden manejar a través del comercio. Por ejemplo, el estado de Washington, EE. UU. Tiene abundante energía hidroeléctrica y exporta energía a otros catorce estados. Su producción excesiva de energía (que en sí misma puede ser tan dañina como la producción insuficiente) se desvía útilmente para ayudar a compensar parte del suministro de estados vecinos como California ( fuente ). Esta exportación incluye carga base si la demanda local está cayendo demasiado rápido para que las plantas de energía operativas se ajusten.

La energía almacenada también contribuye. Las fuentes para tal energía extra pueden ser sitios de almacenamiento como el almacenamiento de energía bombeada , baterías (por ejemplo, esto ), o pueden ser de generación (no necesariamente quemando combustible).

Por último, el deslastre de carga es el último recurso. Si las condiciones son adversas (demanda muy alta, como aire acondicionado en un día caluroso, fallas en la línea de transmisión, pérdida de carga base, etc.), el operador de la red puede aumentar el precio de la energía industrial en tiempo real, o incluso exigir que Los usuarios de la red reducen su demanda para evitar la inestabilidad de la red. Si esto es insuficiente, ocurrirán apagones y apagones, para evitar la pérdida total de la red y sus usuarios más críticos (hospitales, servicios de emergencia, comunicaciones).

nanofaradio
fuente
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@JoeFala Coal no es eficiente en relación con su efecto ambiental, pero es eficiente en relación con su costo financiero en muchas partes del mundo, que yo sepa.
nanofarad
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La unidad 2 de J-Power ultrasupercrítica (boca llena) en Japón tiene un 45% de eficiencia, lo cual es bastante bueno. La energía nuclear es como el 55%. Creo que más de esas plantas ultra-supercríticas estarán en línea pronto.
Joe Fala
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@JoeFala He editado la respuesta para mencionar la rentabilidad en particular para evitar confusiones. Gracias por dejarme saber sobre la redacción imprecisa.
nanofarad
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Tenga en cuenta que los picos (turbinas de gas) son históricamente poco eficientes y caros, pero el gas realmente barato en los EE. UU. Debido a la fractura ha cambiado un poco las matemáticas.
Yakk
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En el noroeste del Pacífico obtenemos una gran cantidad de nuestro poder de las represas. Las presas tienen el beneficio adicional de que aumentan / disminuyen rápidamente la potencia para compensar los cambios de viento. En realidad, producimos tanta energía en la primavera que el precio de la electricidad al por mayor ocasionalmente se vuelve negativo y tenemos que pagarle a la gente para que tome nuestra energía / pedir a otras plantas que cierren, lo que REALMENTE molestó a las plantas eólicas que tenían fondos federales equivalentes que no pagarían si no estuvieran generando
Bill K
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Te iba a regañar por no hacer una búsqueda, ¡entonces no pude encontrar una respuesta decente! Entonces, aquí hay una respuesta corta:

Primero, motores a reacción - no. Estás pensando en turbinas de gas, pero no son motores a reacción (prueba una búsqueda web en "Turbina de gas").

En segundo lugar, no hay mucho almacenamiento de energía en la red eléctrica, aparte de tanques de gas, pilas de carbón, barras de uranio y agua detrás de las presas. Las baterías están comenzando a parecer que tal vez sean prácticas, eventualmente. Pero, en general, cuando las fuentes de energía "alternativas" se acumulan, es necesario que haya una fuente de energía "tradicional" que se active. Las turbinas de gas son buenas para esto porque pueden conectarse rápidamente.

Este artículo wiki aborda el problema del almacenamiento en la cuadrícula.

TimWescott
fuente
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La declaración sobre la turbina de gas es imprecisa pero no incorrecta. Una turbina de gas aeroderivada es básicamente un motor a reacción, haga una búsqueda web sobre esto. Las plantas de pico generalmente son turbinas de gas aeroderivadas porque pueden arrancar en ~ 15 minutos. Las alternativas se denominan turbinas de gas industriales que son mucho más grandes y más eficientes. Las turbinas de gas industriales, especialmente las unidades de ciclo combinado, tardan horas en encenderse y apagarse, por lo que no son apropiadas para su uso máximo.
user71659
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Los supercaps ahora se promocionan para uso comercial en suministros de pico. Este Kilowatt LABS SIrius Capacitor Module tiene una capacidad de almacenamiento de 3.55 kWh y cuesta $ Australian 4500 en esta página. Digamos un estimado de $ US3000 para 'unos pocos'. Eso es aproximadamente 5 veces el costo de las baterías LiIon, lo que lo convierte en una ganga si las especificaciones son ciertas. 1,000,000 ciclos estimados (probablemente al 100% DOD) [!!!!], 45 años de vida útil del condensador, 99% + eficiencia de almacenamiento de ida y vuelta, especificaciones breves aquí . Asombroso.
Russell McMahon
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@ user71659: Cuando leí "motor a reacción" en la pregunta, me pregunté si alguien estaba imaginando usar un turboventilador para generar viento en un parque eólico, literalmente apuntando a las turbinas eólicas existentes. Totalmente inverosímil, pero el tipo de distorsión / malentendido que creo que alguien tiene.
Peter Cordes
@ user71659: esas turbinas de gas industriales son perfectamente capaces de actuar como respaldo para las turbinas eólicas; Las predicciones meteorológicas son lo suficientemente confiables como para predecir la generación de energía con 24 horas de anticipación. Las plantas rápidas son necesarias para hacer frente a la variación de la demanda, pero ese no fue el tema de esta pregunta.
MSalters
@RussellMcMahon Las baterías Panasonic que se usan en los automóviles Tesla tienen 28000 ciclos al 80% DOD y cuestan mucho menos que los supercaps. ¿Cuántos ciclos necesitas? Creo que 365 por año es suficiente, con las baterías de Panasonic ciertamente logradas.
juhist