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El gran reto de NEOSUB consiste en cumplir y mejorar los requisitos medioambientales más exigentes que aplican al equipamiento para subestaciones eléctricas a través de la integración de criterios de ecodiseño, promoviendo la mejora en prestaciones, abaratando costes y considerando tanto la demanda del cliente final como la evolución del sector energético en su conjunto. El proyecto, fruto de la colaboración entre ocho empresas vascas, tiene un presupuesto de 4M€ y finalizará en diciembre de 2020.
El ecodiseño como factor clave del sector de equipos eléctricos
Más del 80% de los impactos ambientales de un producto se determinan en la fase de diseño. El ecodiseño constituye una herramienta clave para la minimización de los impactos ambientales asociados al ciclo de vida de un producto desde etapas tempranas de su desarrollo.
El mercado actual de subestaciones eléctricas, así como la regulación actual y su evolución futura, es cada día más estricto en términos de sostenibilidad. Ello obliga a las empresas del sector a perseguir nuevos diseños y procesos de fabricación que reduzcan el impacto ambiental de sus productos, minimizando así el impacto de toda la cadena de suministro. Una de las tendencias más extendidas para lograr dicha reducción de impacto pasa por aplicar metodologías de ecodiseño a la fabricación de componentes de la subestación, así como a su integración final.
La subestación ecodiseñada del futuro
Hasta la fecha se han desarrollado varias actuaciones dirigidas a incorporar el ecodiseño en las subestaciones. Estas se han focalizado en identificar impactos y proponer soluciones a subestaciones ya construidas, de forma que parte de los criterios de ecodiseño adoptados no influían en el diseño propio de la subestación. Así, variables tan importantes como el desmontaje quedaban fuera del alcance del análisis y su potencial de mejora resultaba desaprovechado.
El proyecto NEOSUB ha abordado la definición de una metodología y su integración en una herramienta de diseño de subestaciones que permita considerar todas estas variables y tenerlas en cuenta desde la propia fase de diseño.
Asimismo, se han definido nuevos indicadores de eficiencia que contemplan tanto impactos ambientales como impactos económicos de los distintos procedimientos y vías de actuación que afectan a todo el ciclo de vida de la subestación a partir del estado del arte.
Un objetivo ambicioso
El reto principal de NEOSUB es diseñar y desarrollar subestaciones eléctricas con criterios de ecodiseño que permitan dotar a los operadores, ingenierías y fabricantes de bienes de equipo para subestaciones de ventajas competitivas en dos aspectos clave:
En costes, a través de una mayor eficiencia en los consumos de materiales y energía que permitan reducir los gastos de producción y mantenimiento de las instalaciones.
En sostenibilidad, al minimizar el impacto ambiental de las infraestructuras a lo largo de su vida útil, reduciendo las emisiones y/o vertidos tanto en la fase de fabricación de los equipos como en las de instalación, uso y mantenimiento, y favoreciendo en su fin de vida la reutilización y reciclaje de los equipos y los materiales que los componen.
Una iniciativa pionera en colaboración
NEOSUB es un proyecto en colaboración entre ocho empresas vascas promovido por el Cluster de Energía del País Vasco, liderado por Boslan Ingeniería y Consultoría y técnicamente coordinado por Tecnalia.
IK Ingeniería define el marco metodológico para llevar a cabo la evaluación ambiental y económica tanto de la subestación como de los equipos que la integran. Boslan aporta la visión de conjunto de la subestación y desarrolla la herramienta de diseño de subestaciones incorporando la mencionada metodología.
Los fabricantes juegan un papel esencial, ya que gran parte del impacto ambiental del ciclo de vida de las subestaciones está directamente vinculado a los equipos que las integran y a su comportamiento en fase de uso. Así, NEOSUB aspira a ser el mejor en su clase o ‘best in class’ mediante la aplicación de criterios de ecodiseño que permitan reducir el impacto en celdas de distribución primaria en Media Tensión, transformadores de potencia, transformadores de medida en Alta Tensión y sistemas de protección y control gracias a las contribuciones de reconocidos fabricantes como Ormazabal Distribución Primaria, Ormazabal Ólvega Transformadores, Arteche y General Electric, Ingeteam y ZIV respectivamente.
Marco metodológico
Con objeto de analizar el impacto ambiental y económico de las subestaciones eléctricas y de sus equipos y posibilitar la identificación de puntos críticos ambientales en los que centrar las estrategias de ecodiseño, la metodología adoptada en NEOSUB se ha asentado en los principios del análisis del ciclo de vida según establece la norma ISO 14040 para la parte ambiental, y de la UNE-EN 60300-3-3:2017 para la parte de costes.
La metodología tiene en cuenta los requisitos de las PCRs (Product Category Rules) relacionadas del sector a la hora de definir sus criterios. En lo que a equipos se refiere, se revisan los criterios de diseño y procesos de cálculo de subestaciones para facilitar el cumplimiento de las EPDs (Environmental Product Declaration) de los equipos críticos de una subestación. La definición se completa con los análisis de ciclo de vida (ACV) y de coste de ciclo de vida (ACCV) de los equipos.
Herramienta de Ecodiseño de subestaciones
En paralelo al marco metodológico, Boslan ha desarrollado una herramienta que facilita la consideración del diseño ecológico a la hora de llevar a cabo los proyectos de ingeniería conceptual y de detalle de una subestación eléctrica.
A partir de los ACV de los equipos, la herramienta proporcionará resultados numéricos y gráficos tanto para los resultados económicos como para los ambientales y mostrará resultados globales (o agregados) para cada una de las alternativas de subestación analizadas y también específicos (o desagregados) por cada una de las etapas en evaluación, así como por cada equipo o elemento componente de la misma. La herramienta permitirá también la comparación entre dos alternativas de diseño.
Estrategias de Ecodiseño para los fabricantes de equipos
A la hora de introducir estrategias de ecodiseño, los fabricantes de equipos han seguido dos enfoques diferentes. Por una parte, Ormazabal y Arteche identificaron a priori una serie de estrategias de ecodiseño sobre las que se están realizando pruebas de laboratorio y diferentes ensayos para determinar su viabilidad.
Ormazabal Distribución Primaria aborda la sustitución de SF6, la selección de nuevos materiales compatibles y la mejora de la resistencia a la corrosión en accionamientos en celdas de distribución primaria de media tensión (hasta 36kV), con resultados prometedores.
Ormazabal Ólvega busca mejorar la eficiencia energética de sus transformadores y su comportamiento ambiental. Para ello ha seleccionado un nuevo líquido dieléctrico biodegradable basado en un éster natural y está modificando materiales para mejorar las características del transformador.
Arteche está explorando alternativas metálicas a la tradicional resina para los bloques de bornes secundarios en los transformadores de medida de alta tensión. La solución seleccionada presenta resultados positivos en términos de mayor reciclabilidad, mejora de las prestaciones mecánicas y de estanqueidad, menor consumo de energía en el proceso productivo, mayor versatilidad para adaptarse a los requisitos de mercado, reducción de costes unitarios y menor impacto ambiental.
Por otra parte, General Electric, Ingeteam y ZIV han seguido un enfoque diferente y han partido del análisis ambiental de sus sistemas de protección y control para orientar las estrategias de ecodiseño a adoptar. Los resultados de las evaluaciones apuntan hacia la utilización de materiales alternativos con mayor reciclabilidad y reusabilidad, extensión de la vida útil de los equipos, optimización del proceso productivo, simplificación del mantenimiento y desmontaje y mejora de los embalajes y espumas protectoras.
El apoyo clave del Comité Asesor
Los socios del proyecto NEOSUB cuentan con el apoyo de un Comité Asesor compuesto por expertos representantes de los principales operadores de transporte y distribución eléctrica, en calidad de posibles usuarios de la futura subestación ecodiseñada: Iberdrola Distribución Eléctrica (i-DE), EDP Distribución (E-Redes), Viesgo Distribución Eléctrica y Red Eléctrica Española (REE).
Los socios y el Comité Asesor mantienen reuniones de contraste periódicas en las que se comparte información sobre los avances y resultados del proyecto, así como sobre los planes y actuaciones de los operadores en relación con el fomento de la sostenibilidad en sus infraestructuras. Esta actividad ha permitido incorporar las necesidades identificadas por los operadores en las actividades del proyecto y alinear los desarrollos abordados con las demandas del mercado.
El proyecto NEOSUB está financiado por el Departamento de Desarrollo Económico e Infraestructuras del Gobierno Vasco (Programa HAZITEK) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), con expediente ZE-2018/00033.
Autores
Gorka Benito Alonso, Responsable de proyectos, IK ingeniería
Carlos González Landeta, Ingeniero de proyecto, Boslan
Jesús Izcara Zurro, Ingeniero de investigación, Ormazábal
Begoña Lecue Solaun, Ingeniera de proyectos, Arteche
Ander González Hernández, Ingeniero de proyectos, Asociación Clúster de Energía
Sonia Muela Ortiz de Quintana, Investigadora, Ingeteam
Amane Arin, Directora de proyectos, GE
Eutimio Sánchez Pérez, Director de proyectos, Tecnalia
José Ramón Santiago Marcos, Director de tecnología, ZIV
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