Este documento presenta información sobre la generación de energía eléctrica. Explica los principios de la transformación de energía y la generación de electricidad, ya sea en corriente continua o alterna. Describe los esquemas de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Además, analiza los diferentes tipos de centrales de generación, el uso de energías renovables, y la matriz energética de Ecuador.

1. GENERACIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA
Jorge Luis Jaramillo
Fundamentos de la Electricidad
PIET EET UTPL octubre 2010

2. Créditos
Esta presentación fue preparada estrictamente como material de apoyo a la jornada presencial
del curso de Fundamentos de la Electricidad, del programa de Ingeniería en Electrónica y
Telecomunicaciones que se imparte en el Universidad Técnica Particular de Loja.
La secuencia de contenidos corresponde al plan docente de la asignatura, y, para la elaboración
se han utilizado aportes propios del docente, y, una serie de materiales y recursos disponibles
gratuitamente en la web.

3. Contenidos
•Transformación de energía
•Principios de generación de energía eléctrica
•Esquema GTD de energía eléctrica
•Centrales de generación de energía eléctrica
•Uso de la energía renovable
•Matriz energética del Ecuador
•Discusión y análisis

4. Contenidos
•Transformación de energía

5. Transformación de energía
Balance de energía

6. Transformación de energía
•Fuentes primarias de energía: Las fuentes de energía son elaboraciones
naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer
energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por
ejemplo el viento, el agua, el sol, etc. Las fuentes de energía se clasifican en
renovables y no renovables.
•Vectores energéticos. Se denomina vector energético a aquellas sustancias
o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda
liberarse posteriormente de forma controlada. Ejemplos típicos de vectores
energéticos son las baterías, las pilas, las aplicaciones con hidrógeno, los
volantes inerciales, las aplicaciones de aire comprimido, entre otros.
Fuentes de energía

7. Transformación de energía
•Fiabilidad.
•Transportabilidad
• Direccionalidad
Requerimientos hacia las fuentes de energía

8. Transformación de energía
•La generación de electricidad, consiste en la transformación de alguna
clase de energía «no eléctrica» (sea esta
química, mecánica, térmica, luminosa u de otra índole) en energía eléctrica.
•Se han desarrollado iniciativas para transformar distintas formas de
energía en energía eléctrica. Entres estas formas podemos anotar a la
energía nuclear, energía hidráulica, energía solar, energía eólica; energía
mareomotriz, energía undimotriz, energía geotérmica, etc.
•Se experimenta con generación de energía eléctrica a partir de energía
humana.
Generación de energía eléctrica

9. Contenidos
•Principios de generación de energía eléctrica

10. Principios de la generación de energía eléctrica
Principio fundamental de la generación de energía eléctrica

11. Principios de la generación de energía eléctrica
•En formato DC
•En formato AC
Formatos de generación de energía eléctrica

12. Principios de la generación de energía eléctrica
Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática

13. Principios de la generación de energía eléctrica
La tensión v(t), o la corriente i(t), se pueden expresar matemáticamente como
una función del tiempo por medio de la ecuación:
En dónde:
A0, es la amplitud o valor máximo pico (voltios o amperios)
ω, es la pulsación (radianes/segundo)
t, es el tiempo (s)
β, es el ángulo de fase inicial (radianes)
También se utiliza la expresión:
En la que f es la frecuencia (Hz). Los valores de f más empleados en la
distribución son 50 Hz y 60 Hz.
Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática

14. Principios de la generación de energía eléctrica
•Se denomina corriente trifásica al
conjunto de tres corrientes alternas
de igual frecuencia, amplitud y valor
eficaz que presentan una diferencia
de fase entre ellas de 120°, y están
dadas en un orden determinado.
•Cada una de las corrientes que
forman el sistema se designa con el
nombre de fase.
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

15. Principios de la generación de energía eléctrica
•Las corrientes trifásicas se
generan mediante alternadores
dotados de tres bobinas o
grupos de bobinas, arrolladas en
un sistema de tres electroimanes
equidistantes angularmente
entre sí.
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

16. Principios de la generación de energía eléctrica
•Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en
triángulo.
•En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y
a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está
equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte
puede ser efectuado usando solamente tres cables.
•En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos
de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro
extremo de otra bobina.
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

17. Principios de la generación de energía eléctrica
•La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para
transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización
industrial, incluyendo el accionamiento de motores.
•El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de
sus líneas de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así
como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los
que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el
caso de la línea monofásica.
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

18. Principios de la generación de energía eléctrica
•Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la
corriente trifásica y un cable neutro.
•En Ecuador y otros países, para uso domiciliario se emplea una tensión de
110/120 voltios.
•Desde el centro de transformación más cercano, hacia las viviendas se
disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre
dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 220 voltios, entre una fase y el
neutro es de 110 voltios.
Generación de energía eléctrica en formato AC: generación monofásica

19. Contenidos
•Esquema GTD de energía eléctrica

20. Esquema de GTD de energía eléctrica
Steven W. Blume. ELECTRIC POWER SYSTEM BASICS: for the nonelectrical professional. IEEE Press Series on Power Engineering. IEEE, 2007

21. Contenidos
•Centrales de generación de energía eléctrica

22. Centrales de generación de energía eléctrica
•Generación convencional: centrales termo-eléctricas (gas, petróleo), centrales
carbo-eléctricas, centrales núcleo-eléctricas, centrales geotermo-
eléctricas, centrales hidro-eléctricas
•Generación no convencional: centrales foto-eléctricas, centrales eólico-
eléctricas, otros tipos.
Centrales de generación de energía eléctrica

23. Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales convencionales de generación de energía eléctrica

24. Centrales de generación de energía eléctrica
Transformación de
energía
Storage de
energía
Interfaz con
el usuario final
Bloques estructurales en las centrales no convencionales de generación de EE

25. Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales no convencionales de generación de EE

26. Centrales de generación de energía eléctrica
Centrales no convencionales de generación de EE

27. Contenidos
•Uso de la energía renovable

28. Uso de la energía renovable
Potenciales aplicaciones de la energía renovable

29. Uso de la energía renovable
Potenciales aplicaciones de la energía renovable

30. Uso de la energía renovable
Potenciales aplicaciones de la energía renovable

31. Uso de la energía renovable
Potenciales aplicaciones de la energía renovable

32. Contenidos
•Matriz energética del Ecuador

33. Matriz energética del Ecuador
•Concepto de matriz energética
•Matriz energética del Ecuador
•Producción de electricidad
•Política nacional de gestión de la energía
•SIN
•Discusión y análisis

34. Concepto de matriz energética
En una matriz energética se establecen las diferentes fuentes de energía de las que
dispone un país, indicando la importancia de cada una de estas y el modo en que
estas se usan.
La matriz energética de un país o de una región puede hacer referencia a que algunas
de las fuentes energéticas son obtenidas o compradas de otros países. Un país puede
ser deficitario o excedentario de las diferentes fuentes de energía.
De igual forma, se plasma en la matriz energética los distintos usos o consumos de
todas y cada una de las fuentes de energía.
Los sectores que se suelen identificar prioritariamente son el sector residencial y
comercial, el sector público, el sector transporte, el sector pesquería, el sector
agropecuario y agroindustrial, el sector minero metalúrgico, y, el sector industrial. La
relación entre las fuentes de energía que se dispone y el uso por los distintos sectores,
indicará el grado de importancia respecto de una o varias fuentes de energía. Por
ello, la matriz energética adquiere relevancia y sirve para identificar por sectores
económicos los niveles de consumo y las reservas existentes que permitan el
desarrollo.

35. Concepto de matriz energética
Evolución histórica de los usos de la energía

36. Concepto de matriz energética
Energías primarias. Son aquellas provistas por la naturaleza de forma directa, se
utilizan en su estado natural; entre las principales fuentes de energía primarias están:
la hidroenergía, el petróleo crudo, el gas natural, el carbón mineral, la
biomasa, energía solar y eólica.
Energías secundarias. Son aquellas que provienen de diferentes centros de
transformación, como la energía eléctrica de las centrales de generación o el diesel de
las refinerías de combustibles. Tienen como principal característica su uso directo en
los diferentes sectores de consumo (industrial, comercial o doméstico) o en otros
centros de transformación (como el caso del diesel que es obtenido de la refinería
para su empleo en una central térmica).
Formas de energía

37. Concepto de matriz energética
Balance de energía

38. Concepto de matriz energética
Evolución histórica y tendencias prospectivas en el uso de distintas formas de energía

39. Concepto de matriz energética
Matriz energética mundial al 2007

40. Matriz energética del Ecuador
Oferta de energía en el Ecuador en el año 2009. Fuente MEER

41. Matriz energética del Ecuador
Demanda de energía en el Ecuador en 2009. Fuente MEER

42. Matriz energética del Ecuador
Demanda interna por sector, 2009. Fuente MEER

43. Matriz energética del Ecuador
Consumo histórico de EE en Ecuador

44. Política nacional de gestión de la energía
Evolución de las reservas probadas de petróleo

45. Política nacional de gestión de la energía
Evolución de las reservas probadas de gas natural

46. Política nacional de gestión de la energía
El horizonte de la política nacional sobre energía. Fuente MEER

47. Política nacional de gestión de la energía
El horizonte de la política nacional sobre energía. Fuente MEER

48. Política nacional de gestión de la energía
El horizonte de la política nacional sobre energía. Fuente MEER

49. Política nacional de gestión de la energía
El horizonte de la política nacional. Fuente MEER

50. Política nacional de gestión de la energía
El horizonte de la política nacional. Fuente MEER

51. Política nacional de gestión de la energía
•Proyectos hidroeléctricos (hasta 2015): Mazar* 160 MW, Coca-Codo
Sinclair 1500 MW, Sopladora 487 MW, Toachi-Pilatón 246 MW, Quijos-
Baeza 100 MW, Baba 42 MW, Ocaña 26 MW, Rio Luis 16 MW, Otros 30 (<10
MW) 200 MW
•Galápagos: eólico y solar (hasta 2012): San Cristobal* (V) 2,4 MW, Baltra
(V) 2,5 MW, Floreana (SFV*+B) 0,16 MW, Isabela (SFV+B) 1,5 MW
•Oportunidades eólicas en el continente: Salinas 15 MW, Huascachaca 30
MW, Villonaco 15 MW, Chinchas 10 MW, Membrillo 45 MW.
•Electrificación rural en marcha: Eurosolar 0.11 MW
Proyectos prioritarios en la política nacional, 2010. Fuente MEER

52. Política nacional de gestión de la energía
•Islas Galápagos: Cero combustibles fósiles (electricidad)
•Energía eólica: 40-50 MW
•Solar FV – gran escala: 2-3 MW
•Solar térmica 50.000 sistemas residenciales
•Biogas (rellenos sanitarios) 3-4 MW
•Geotérmico. Desarrollo mínimo: 2 proyectos
Expectativas en la gestión de energía para el año 2015. Fuente MEER

53. Inventario de proyectos
Fuente CONELEC

54. Inventario de proyectos
Fuente CONELEC

55. Inventario de proyectos
Fuente CONELEC

56. Inventario de proyectos
Fuente CONELEC

57. Inventario de proyectos

58. "Algún día el ser humano despertará de una larga pesadilla y recordará su
propio pasado energético... No comprenderá la locura de los que se
embarcaron en la aventura de agotar en menos de 250 años unos recursos
fósiles que habían tardado 600millones de años en formarse. Pero todavía
no nos hemos despertado, todavía continuamos dormidos".
Gerald Foley

59. DISCUSIÓN Y ANÁLISIS