El diseño de un sistema de energía de emergencia para una aplicación de uso intensivo de datos requiere no solo el generador adecuado para los requisitos de carga, sino también el combustible más fiable. En última instancia, es la autoridad competente la que determina la fiabilidad del combustible en cualquier aplicación.
El diseño de un sistema de energía de emergencia para una aplicación de uso intensivo de datos requiere no solo el generador adecuado para los requisitos de carga, sino también el combustible más fiable. En última instancia, es la autoridad competente la que determina la fiabilidad del combustible en cualquier aplicación. Comprender los problemas de fiabilidad del combustible para energía de emergencia le permitirá trabajar con la autoridad competente para seleccionar el sistema de generación de energía adecuado para cada aplicación.
El combustible diésel ha sido la opción tradicional para la energía de emergencia porque su alta eficiencia térmica tiene en general un menor coste por kilovatio en la mayoría de las aplicaciones. El almacenamiento de combustible in situ también garantiza la fiabilidad. Sin embargo, los problemas de almacenamiento de combustible, contaminación y descomposición pueden afectar a la fiabilidad del sistema.
Los combustibles gaseosos se utilizan con mayor frecuencia para aplicaciones de emergencia, ya que evitan los problemas de almacenamiento de combustible del diésel. La infraestructura de combustible gaseoso en la mayoría de las áreas también es generalmente fiable en caso de emergencia; sin embargo, la red de suministro de gas natural puede sufrir cortes, especialmente durante una actividad sísmica, lo que genera dudas sobre su fiabilidad.
Los generadores bifuel, que queman simultáneamente diésel y gas natural, aprovechan eficazmente los beneficios tanto del combustible diésel como del combustible gaseoso y minimizan los inconvenientes que afectan a la fiabilidad. Ofrecen los tiempos de funcionamiento prolongados de gas natural, pero pueden funcionar con combustible 100% diésel si es necesario. La cantidad de combustible diésel almacenado in situ también se reduce significativamente, porque el gas natural es el combustible primario. Otros beneficios incluyen menores costes de mantenimiento, menores emisiones y menores costes de capital.
Probablemente diseñará muchas aplicaciones de generador de emergencia para garantizar el flujo ininterrumpido de datos. Los centros de datos reforzados, por ejemplo, garantizan el tiempo de actividad de sus clientes, incluso en caso de catástrofe. Los usuarios de teléfonos móviles esperan que sus proveedores de telecomunicaciones garanticen el acceso 24/7 al correo electrónico e internet, sin importar las circunstancias. Incluso los grandes fabricantes que comparten información del proceso a través de SCADA requieren un suministro ininterrumpido de energía para evitar costosos tiempos de inactividad.
Una clave para garantizar la fiabilidad en las soluciones de energía de emergencia para estas aplicaciones es determinar el suministro de combustible más fiable.
La fiabilidad, sin embargo, puede significar cosas diferentes para diferentes personas. Por ejemplo, algunos mercados definen la fiabilidad basándose en el tiempo de ejecución requerido para la aplicación. Las regulaciones nacionales y locales han intentado abordar este problema para ciertos sectores, como el sanitario.
En otros casos, la fiabilidad significa almacenar combustible in situ, por lo que no hay duda de su disponibilidad. Sin embargo, el almacenamiento de combustible in situ lleva a preguntas sobre la cantidad de combustible (cuánto es suficiente) y la eficacia durante largos períodos de tiempo.
En última instancia, el árbitro final de fiabilidad en una aplicación de generación de energía es la autoridad competente. La autoridad competente es una organización, oficina o individuo responsable de hacer cumplir los códigos, estándares o regulaciones1. La autoridad competente varía de un lugar a otro y podría incluir uno o más departamentos del gobierno local o nacional. Es necesario consultarles si el suministro de combustible del generador se considera fiable.
Primero, sin embargo, debemos comprender las opciones de combustible en relación con la fiabilidad para hacer las recomendaciones de sistema de alimentación más apropiadas y trabajar de manera más efectiva con la autoridad competente.
Combustible diésel: la elección tradicional
Probablemente haya seleccionado muchos generadores diésel. De hecho, han sido la elección habitual para aplicaciones de energía de emergencia de gran potencia. Debido a la alta eficiencia térmica del combustible diésel, un generador alimentado con diésel ofrece un menor coste de capital por kilovatio de electricidad que un generador alimentado con gas en aplicaciones de 150 kW o más. Los generadores diésel también proporcionan a sus clientes acceso a energía de emergencia si no tienen acceso a una infraestructura de suministro de gas.
Sin embargo, el diésel no siempre se puede considerar el combustible más fiable. Los problemas de almacenamiento de combustible, contaminación y descomposición pueden afectar a su fiabilidad.
Si consideramos el almacenamiento, por ejemplo, como regla general, el combustible diésel se puede almacenar durante doce meses o más a una temperatura ambiente de 20° C, y un promedio de seis a doce meses a una temperatura de 30° C o superior2, sin degradación significativa. Sin embargo, a medida que envejece, sufrirá los efectos de la oxidación, la contaminación por microorganismos y la corrosión del tanque de combustible3. Además, un generador de combustible diésel con un tanque dimensionado para 72 horas de autonomía a plena carga podría tardar unos 20 años en deteriorarse.
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Luego está el problema de la descomposición del combustible debido a la oxidación. La oxidación ocurre cuando los hidrocarburos del combustible diésel reaccionan con el oxígeno para formar un sedimento fino y resina. Si se introduce en el motor, esto podría obstruir el filtro de combustible y los inyectores de combustible, lo que detendrá el funcionamiento del motor. Es posible que incluso deba desmantelar todo el sistema de suministro de combustible para abordar este problema. Además, la resina y los sedimentos no se queman bien en el motor, lo que podría generar depósitos de carbón y hollín en los inyectores y otras superficies de combustión. Esto podría conducir a una importante, y probablemente prematura, revisión del motor.
El agua, que puede entrar al sistema de combustible debido a la condensación, promueve el crecimiento de microorganismos como bacterias y hongos. Estos microorganismos se alimentan del propio combustible. Si se les permite crecer, pueden formar colonias gelatinosas que también pueden obstruir los sistemas de combustible. También generan agua adicional y expulsan los desechos ácidos que pueden conducir a la corrosión del tanque de combustible. Esta corrosión a su vez introduce aleaciones metálicas al combustible, que son catalizadores para la oxidación. Es un ciclo regenerativo.
Hay otras condiciones que pueden comprometer el combustible diésel a medida que envejece:
En pocas palabras: a menos que se mantenga adecuadamente, el combustible diésel perderá su eficacia4. Antes de considerar un generador diésel, hable con la autoridad competente para ver si un programa de mantenimiento de combustible permite que el generador cumpla con sus estándares de fiabilidad. Si es así, sugiera un programa a su cliente que incluya la eliminación de agua y suciedad del tanque de diésel. El agua debe drenarse del tanque mensualmente o semanalmente en sistemas más activos. Recomiende que mantengan el tanque de combustible lleno para reducir el oxígeno disponible y el espacio para que el agua se condense. Sin embargo, tenga en cuenta que esto podría presentar un desafío adicional, ya que los tiempos de funcionamiento prolongados requieren más almacenamiento de combustible. Algunas instalaciones ahora requieren tiempos de funcionamiento de 96 horas. Para tanques muy grandes, vea si su cliente tiene otras necesidades de combustible.
La disponibilidad de diésel para reabastecerse de combustible en una emergencia también puede afectar la fiabilidad del sistema. Según el Edison Electric Institute, los eventos climáticos graves representan el 62% de los cortes de energía inesperados en los Estados Unidos. Estos eventos pueden cerrar carreteras y paralizar las infraestructuras municipales, lo que hace que sea difícil o imposible repostar los generadores diésel utilizados en aplicaciones de emergencia. Hable con la autoridad competente para asegurarse de dimensionar el tanque de combustible para abordar los problemas ya mencionados de contaminación o descomposición del combustible, pero evite tener muy poco combustible in situ y quedarse sin combustible en caso de emergencia.
Gas: cada vez más popular
Los generadores a gas se utilizan con mayor frecuencia para aplicaciones de generadores de emergencia de gran potencia. Las innovaciones tecnológicas, como la optimización de la velocidad del motor (RPM) y los enfoques integrados para la conexión en paralelo del generador, están haciendo que los generadores alimentados con gas sean más potentes y rentables. Además, los combustibles gaseosos no plantean los tipos de riesgos ambientales inherentes al almacenamiento de combustible diésel y no requieren de mantenimiento continuo. Los perfiles de emisión mejorados de los motores de encendido por chispa sobre los de encendido por compresión también están haciendo que los generadores de combustible gaseoso sean más atractivos para un número cada vez mayor de compañías que buscan reducir su huella de carbono general.
Sin embargo, la mayor preocupación es la fiabilidad del combustible. Veamos primero el gas natural (metano). Con los generadores alimentados con gas natural se evitan los desafíos de fiabilidad que supone el almacenamiento de combustible diésel porque el combustible es suministrado por la red de gas natural, que ha demostrado ser extremadamente resistente en muchas situaciones que causan cortes de energía. En Estados Unidos, tras los cuatro huracanes de Florida en 2004 y el fallo de red del Noreste de 2003, por ejemplo, el suministro de gas natural no se vio afectado.
Por otro lado, el gas natural es suministrado por una empresa de servicios públicos y se puede cortar el suministro. Es más probable que esto ocurra en áreas propensas a terremotos, ya que todas las líneas de distribución de gas natural se cierran durante un evento sísmico.
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Hable con la autoridad competente para ver si el suministro de gas natural se considera fiable. Si no es así, puede considerar especificar un generador que funcione con combustible LP o que funcione con una configuración de combustible dual, con gas natural como combustible primario y LP como combustible secundario. El combustible LP puede almacenarse in situ durante varios años, de manera más económica y segura que el combustible diésel, y sin la necesidad de mantenimiento rutinario.
Otro tema a considerar que podría afectar la fiabilidad: los generadores alimentados con gas tienden a no tener las capacidades de respuesta de carga de los generadores alimentados con diésel. Esta falta de respuesta podría causar que el generador produzca voltaje y frecuencia oscilantes, lo que podría causar problemas con algunas cargas. Una de esas cargas críticas es un sistema de suministro de alimentación ininterrumpida (SAI). Un sistema SAI podría tener dificultades para sincronizarse con una fuente de voltaje oscilante. Sin embargo, puede minimizar este riesgo dimensionando adecuadamente el generador según el sistema SAI.