Factor de carga y potencia instalada de las centrales
En el verano, un parque eólico de la Patagonia tiene los molinos girando casi todo el día. En una tarde sin viento, los mismos molinos están quietos. Sin embargo, en la ficha de la usina siempre figura la misma cifra: «120 MW». ¿Qué significa ese número? ¿Y cuánta energía entrega de verdad la central en un año? Al final de la página vas a poder responderlo.
Potencia instalada
La potencia instalada de una central es la máxima potencia eléctrica que puede entregar cuando funciona a pleno, como dice la chapa de un electrodoméstico. Una lamparita de 10 W es lo mismo, a otra escala: es lo que consume prendida «a pleno».
Las centrales son enormes, así que se usan múltiplos del watt:
| Unidad | Equivale a |
|---|---|
| 1 kW | $1.000\ \text{W}$ |
| 1 MW | $1.000\ \text{kW} = 10^6\ \text{W}$ |
| 1 GW | $1.000\ \text{MW} = 10^9\ \text{W}$ |
Si una provincia tiene varias centrales, la potencia total instalada es la suma de las potencias de todas.
En una provincia hay tres centrales: una térmica de $300\ \text{MW}$, una hidroeléctrica de $450\ \text{MW}$ y un parque eólico de $150\ \text{MW}$. Calculá la potencia…
En una provincia hay tres centrales: una térmica de $300\ \text{MW}$, una hidroeléctrica de $450\ \text{MW}$ y un parque eólico de $150\ \text{MW}$. Calculá la potencia total instalada y expresala en $\text{MW}$ y en $\text{GW}$.
Una región tiene estas centrales: | Central | Potencia instalada (MW) | |---|---| | Hidroeléctrica | 800 | | Térmica a gas | 1.200 | | Nuclear | 350 | | Solar | 150 | En…
Una región tiene estas centrales:
| Central | Potencia instalada (MW) |
|---|---|
| Hidroeléctrica | 800 |
| Térmica a gas | 1.200 |
| Nuclear | 350 |
| Solar | 150 |
En el momento de mayor consumo del año, la demanda fue de $2.700\ \text{MW}$. Calculá la potencia total instalada y decidí si alcanzaría para cubrir esa demanda si todas las centrales funcionaran a pleno. Indicá cuánto sobra o cuánto falta.
Energía a plena potencia
La energía es potencia por tiempo: $E = P \cdot t$. Si la central funcionara siempre a su potencia instalada durante un año, produciría el máximo posible. Un año tiene
$$365 \cdot 24 = 8.760\ \text{h}$$Con la potencia en MW y el tiempo en h, la energía queda en MWh; y $1\ \text{GWh} = 1.000\ \text{MWh}$.
Una central hidroeléctrica tiene una potencia instalada de $200\ \text{MW}$. Si funcionara a esa potencia durante las $8.760$ horas de un año completo, ¿qué energía…
Una central hidroeléctrica tiene una potencia instalada de $200\ \text{MW}$. Si funcionara a esa potencia durante las $8.760$ horas de un año completo, ¿qué energía produciría? Expresá el resultado en $\text{MWh}$ y en $\text{GWh}$.
Qué es el factor de carga
Ninguna central trabaja todo el año a pleno. Una represa baja su producción en una sequía; una térmica para por mantenimiento; un parque solar no produce de noche; un molino necesita viento. El factor de carga compara lo que la central realmente produjo con lo máximo que hubiera podido producir.
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$\text{FC} = 1$: la central funcionó todo el año a plena potencia (es lo ideal, pero no ocurre).
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$\text{FC} = 0$: no produjo nada.
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Un FC mayor que 1 es imposible: nadie entrega más que su máximo.
Explicá con tus palabras qué es el factor de carga de una central eléctrica y escribí la expresión que lo define como cociente entre dos energías. Indicá entre qué…
Explicá con tus palabras qué es el factor de carga de una central eléctrica y escribí la expresión que lo define como cociente entre dos energías. Indicá entre qué valores puede variar y qué significaría que valga $1$.
Una central térmica de $500\ \text{MW}$ de potencia instalada produjo en un año $2.190\ \text{GWh}$ de energía eléctrica. Considerá que el año tiene $8.760$ horas. a)…
Una central térmica de $500\ \text{MW}$ de potencia instalada produjo en un año $2.190\ \text{GWh}$ de energía eléctrica. Considerá que el año tiene $8.760$ horas.
- a) Calculá la energía que habría producido funcionando siempre a plena potencia.
- b) Calculá el factor de carga y expresalo también como porcentaje.
Usar el factor de carga
Despejando de la definición, si conocés el FC y la potencia instalada podés calcular la energía:
$$E_{\text{anual}} = \text{FC} \cdot P_{\text{inst}} \cdot 8.760\ \text{h}$$También se define la potencia media: la potencia constante que daría la misma energía en el año.
$$P_{\text{media}} = \text{FC} \cdot P_{\text{inst}}$$Esto explica por qué la potencia instalada engaña. Una central solar de $100\ \text{MW}$ con $\text{FC} = 0{,}25$ entrega una potencia media de $25\ \text{MW}$. Una nuclear de $30\ \text{MW}$ con $\text{FC} = 0{,}9$ entrega $27\ \text{MW}$: casi lo mismo con menos de un tercio de potencia instalada.
Un parque eólico de la Patagonia tiene $120\ \text{MW}$ instalados y un factor de carga de $0{,}45$. a) ¿Qué energía entregó en un año de $8.760$ horas, en $\text{GWh}$?…
Un parque eólico de la Patagonia tiene $120\ \text{MW}$ instalados y un factor de carga de $0{,}45$.
- a) ¿Qué energía entregó en un año de $8.760$ horas, en $\text{GWh}$?
- b) ¿Cuál fue su potencia media durante ese año, en $\text{MW}$?
Una provincia dispone de dos centrales: Una central solar de $100\ \text{MW}$ con factor de carga $0{,}25$. Una central nuclear de $300\ \text{MW}$ con factor de carga…
Una provincia dispone de dos centrales:
-
Una central solar de $100\ \text{MW}$ con factor de carga $0{,}25$.
-
Una central nuclear de $300\ \text{MW}$ con factor de carga $0{,}90$.
Considerá un año de $8.760$ horas.
- a) Calculá la energía anual que produce cada una, en $\text{GWh}$.
- b) Compará: ¿cuál tiene mayor potencia instalada y cuál produce más energía? Explicá a qué se debe la diferencia.
- c) Calculá el factor de carga del conjunto de ambas centrales.
Demanda y abastecimiento
La demanda es la potencia que consumen todos los usuarios en un momento. Cambia durante el día y el año: hay una demanda de base (el mínimo, siempre presente) y picos o demanda de punta (por ejemplo, a la noche en invierno con estufas y luces).
Para abastecer a una ciudad hay que pensar en dos cosas distintas:
-
Energía: ¿la producción anual alcanza para el consumo anual? Se compara la potencia media de la oferta con la demanda media.
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Potencia: ¿en el momento del pico, la potencia disponible alcanza para la demanda de punta?
La potencia disponible depende del factor de disponibilidad: la fracción de la potencia instalada que una central puede entregar en un momento dado, una vez descontadas las unidades paradas por mantenimiento o por falla. Por eso una central de $1.000\ \text{MW}$ con una unidad parada no ofrece los $1.000\ \text{MW}$ completos.
La demanda media de una ciudad es de $600\ \text{MW}$ y su pico de demanda es de $1.000\ \text{MW}$. Para abastecerla se evalúan dos opciones: Opción A: una central…
La demanda media de una ciudad es de $600\ \text{MW}$ y su pico de demanda es de $1.000\ \text{MW}$. Para abastecerla se evalúan dos opciones:
-
Opción A: una central térmica de $1.000\ \text{MW}$.
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Opción B: un parque eólico de $1.500\ \text{MW}$ con factor de carga $0{,}40$.
- a) Calculá el factor de carga que debería tener la central de la opción A para cubrir justo la demanda media anual.
- b) Calculá la potencia media que entrega el parque de la opción B y compará con la demanda media.
- c) Argumentá si alguna de las dos opciones, por sí sola, garantiza cubrir el pico de demanda y por qué el factor de carga no alcanza para decidirlo.
Volvé al principio: los $120\ \text{MW}$ del parque eólico son lo que puede dar a pleno; con el viento real entrega una fracción, el factor de carga, y la energía anual es $\text{FC}\cdot P_{\text{inst}}\cdot 8.760\ \text{h}$.