INFRAESTRUCTURA DE EVACUACIÓN DE CENTRALES DE PRODUCCIÓN DE ENERGIA. EL BOP Y SU IMPORTANCIA ECONÓMICA EN LA VIDA DE UN PROYECTO

INTRODUCCIÓN

 

En cualquier proyecto en el que se tiene la necesidad de adquisición de un transformador se tienen en cuenta las características eléctricas, basándose en la carga que tiene que alimentar, la tensión de la red, la impedancia de la red, etc.

 

 

Es menos frecuente que, en dicho proyecto, una vez caracterizado, se haga una valoración de la elección adecuada en cuanto a su rentabilidad económica. Lo habitual es que se fije el tipo, quizá marca y modelo, con la indicación “o similar”, sin entrar en más detalles. Quizá se incluya el indicado por el fabricante que ha colaborado en la elaboración del anteproyecto.

Que esto suceda en una obra que contenga un transformador o varios de distribución es, hasta cierto punto, comprensible, dado que el diseño de la subestación transformadora o centro de transformación suele formar parte de un proyecto de alcance más amplio y supone un porcentaje relativamente pequeño de la instalación eléctrica, y todavía menor si se considera el conjunto de instalaciones o incluso el proyecto global de construcción.

 

En cambio, no tiene ningún sentido en el caso de tratarse de una instalación de producción de energía. Las compañías eléctricas tradicionales saben bien lo importante que es la evaluación económica a la hora de la elección del transformador y la línea de evacuación. Compañías con menor tradición técnica, o incluso de reciente creación o con una clara orientación financiera, no tienen en cuenta este efecto debido a que realizan un encargo a una ingeniería externa y basan casi toda la decisión en la inversión inicial, economías de escala, alianzas con fabricantes, etc.

 

En este sentido, es frecuente encontrar promotores solares que contratan por ratio €/Wpico, o €/MW en el caso de la promoción eólica. Evidentemente en estos casos, cuanto menor es la inversión inicial más se encaja el número, sobre todo teniendo en cuenta que la infraestructura de evacuación del parque de producción de energía suma económicamente al objetivo y por lo tanto, es el factor diferenciador entre los EPCistas licitadores. Este efecto se multiplica si el promotor no tiene intención de explotar el parque sino de venderlo una vez construido.

 

En el caso de las plantas solares, otro factor que claramente abunda en el efecto comentado es que se hace responsable del rendimiento de la planta, y por lo tanto, del diseño, al EPCista, el cual garantiza por contrato durante un periodo de rendimiento (PR) superior a uno prefijado. Dicho periodo es bastante inferior a la vida útil de la planta, y se basa fundamentalmente en la tecnología de los paneles solares y en su disposición física, pero rara vez en el mantenimiento del transformador.

 

Es por tanto muy importante, sobre todo en centrales de producción de energía, considerar el coste integral de la infraestructura de evacuación (línea y subestación), tanto en el momento de la construcción, como durante la explotación y mantenimiento de la central.

 

El elemento que más impacta en el análisis económico integral es el transformador.

 

EL COSTE DEL TRANSFORMADOR

 

Hay tres sumandos en el coste de un transformador, el coste de adquisición, el coste de las pérdidas y el coste de operación y mantenimiento.

 

Coste de adquisición

 

El coste de adquisición es, como se ha indicado anteriormente, el que únicamente se considera generalmente en las plantas de energías renovables, sobre todo en el caso de compañías financieras, que no tienen un verdadero interés en la explotación de la planta.  Este coste depende de muchos factores, sobre todo del precio de las materias primas en general, y los metales en particular. Los componentes principales de un transformador son:

• Núcleo
• Devanados
• Aislamientos
• Sólidos
• Líquidos
• Regulador
• Bornas
• Refrigeración
• Protecciones

 

 

El núcleo, formado por hierro magnético, divido en chapas pegadas para evitar pérdidas por corrientes de Foucault, generalmente de grano orientado (formado en laminadoras de hierro), con aditivos variables. Es, por tanto, el precio del hierro, como materia prima, fundiciones, acerías e industria del mecanizado lo que tiene mayor influencia.

Los devanados, formados por Cobre o Aluminio, generalmente, aunque pueden presentar algunos componentes adicionales, deben su precio, como en el caso anterior a la materia prima, pero también a la tecnología empleada en su fabricación. Existen muchas técnicas de construcción de los devanados. Depende de la tensión y potencia, pero también de la mano de obra, papel, madera, etc. Sigue siendo su fabricación muy “artesanal”, en general.

 

El aislamiento también tiene importancia en el precio final del transformador. Es frecuente que sea más caro el de aislamiento seco (generalmente resina epoxi), pero hay limitaciones en cuanto a tensión y potencia. Generalmente tiene menores costes de mantenimiento, pero es más difícil generalmente la detección de fallos tempranos.

 

En cuanto al resto de componentes tienen menos impacto económico, pero evidentemente la mejora de la calidad (con el correspondiente incremento de precio), suele repercutir en una mayor disponibilidad del equipo y menores costes de mantenimiento. Hay que llegar a un compromiso entre ambos efectos.

 

 

 

Coste de explotación

 

El coste de explotación se debe fundamentalmente a las pérdidas de potencia activa en los materiales que forman el transformador. Varían en función de la temperatura, humedad, carga del transformador, etc.

 

El rendimiento del transformador es función del índice de carga con el que trabaja, por lo que la elección de la potencia del mismo, debe depender no solamente del total de cargas, o en el caso de una planta de generación, de la potencia generada. El fabricante debe proporcionar unas curvas de rendimiento en función del grado de carga. Generalmente se presenta el máximo para valores inferiores a la unidad. A lo largo de la vida útil de un transformador, se puede amortizar el incremento de precio que supone la elección de una potencia mayor a la estrictamente necesaria por potencia de la instalación.

 

También ha de tenerse en cuenta que la propia vida útil del transformador es función del grado de carga. Un valor típico de vida útil de un transformador son 20-25 años, con un grado de carga próximo al 100 %

 

El coste de las pérdidas en carga es muy importante a la hora de evaluar económicamente un transformador frente a otro. Hay que tener en cuenta que si se aumenta la sección de los devanados, para tener menores pérdidas en el cobre (o aluminio), se incrementa también el precio.

 

El resto de costes de explotación, como puede ser la explotación y mantenimiento dependen fundamentalmente de la aparición de averías, ya que mantenimiento preventivo es similar para cualquier subestación. P. ej. en el caso de generación muy variable, que necesite mucho uso del regulador, precisará un mayor mantenimiento de éste. La calidad del mismo puede ser decisiva en la disponibilidad del parte. Una muy buena regulación de la tensión en los generadores eólicos, por ejemplo, permitirá un uso mucho menor del regulador de tensión del transformador (jansen).

 

 

RESUMEN

 

En la evaluación económica de la inversión de cualquier proyecto, pero especialmente en una planta de generación, y dadas las condiciones del mercado actual, más incluso de generación renovable, es imprescindible una elección de los transformadores teniendo en cuenta no solamente el coste de adquisición, sino también del coste de explotación y mantenimiento.

 

El mercado tiende a externalizar la decisión al EPCista en el caso de las plantas fotovoltaicas, el cual no tiene, salvo algún condicionante contractual, un interés especial en la explotación.

 

El transformador más barato desde el punto de vista global, no tiene por qué ser el que tiene un coste de adquisición más barato.

 

La calidad de los generadores también influye en los costes de operación y mantenimiento de la infraestructura de conexión, y por lo tanto en el rendimiento final de la instalación a lo largo de toda su vida útil.

 

Fernando Jiménez Córdoba