Estudio de viabilidad y localización de una central térmica de gas natural
| Trabajo sobre SIG | |
|---|---|
| Título | Estudio de Viabilidad y Localización de una Central Térmica de Gas Natural |
| Autores | Jorge Luengo Frades / Carlos Alberto Merino Calvo / Emilio Prous Pindado |
| Asignatura | Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil |
| Curso | 2013-14 |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
La energía es uno de los bienes más preciados con los que cuenta la naturaleza. Es tan preciada que no se puede destruir, solo ser transformada.
Precisamente aprovechando esta característica de la energía, se puede transformar desde el estado inicial que presenta en la naturaleza, hasta un estado final, en forma de energía eléctrica, que es el que sirve para los usos del día a día de las personas.
Dentro de la producción de energía eléctrica en España (“Mix Energético”), en torno a un 40% se produce en las centrales térmicas (de ciclo combinado o de ciclo convencional).
Contenido
1 Introducción, antecedentes y objeto
Las centrales térmicas son una fuente de producción de energía eléctrica no renovable. Su principal ventaja es que permiten asimilar las puntas de consumo de la curva de demanda, tanto diarias como estacionales.
Dentro de las centrales térmicas, existe distinción en función del tipo de combustible que empleen para la producción de la energía eléctrica. Los principales combustibles en España son:
- Carbón (30%)
- Gas Natural (60%)
- Fueloil y gasoil (10%)
Debido a la menor cantidad de emisiones de CO2 del Gas Natural frente al fueloil, gasoil y carbón, se va a realizar este trabajo sobre el emplazamiento óptimo de una central térmica de dicho combustible, que presenta múltiples ventajas frente a las demás (menor contaminación por residuos, menores emisiones, mayor seguridad, elevada eficiencia…). El único inconveniente es el elevado precio del Gas Natural (hasta 150 €/MWh frente a los 50 €/MWh del carbón o el gasoil). Fuente: Informe BP 2013).
2 Metodología
Para realizar el presente Estudio de viabilidad y localización de una central térmica, se han desarrollado una serie de operaciones dentro del programa Quantum Gis 1.8 Lisboa (en lo sucesivo, QGIS). El ámbito de actuación es el territorio peninsular de España. Las operaciones básicas llevadas a cabo son:
1. Importación de capas vectoriales.
2. Importación de capas ráster.
3. Georreferenciación de imágenes ráster con referencia a datos vectoriales.
4. Digitalización de elementos a partir de capas ráster para generar nuevas capas vectoriales.
5. Buffer de capas vectoriales lineales.
6. Unión de capas vectoriales superficiales (a partir de buffers).
7. Intersección de capas vectoriales superficiales (a partir de buffers).
8. Diferencia de capas vectoriales superficiales (a partir de buffers).
9. Presentación, escalado y ploteado de mapas temáticos de resultados.
3 Criterios
Para la determinación de las localizaciones potencialmente óptimas de la central térmica de Gas Natural objeto del presente trabajo han sido estudiados una serie de criterios condicionantes y excluyentes, de los que finalmente se ha decidido adoptar:
1. Cercanía a núcleos poblacionales (en función de la población).
2. Proximidad a ríos de aporte fluvial continuo e hiperanual (para el sistema de refrigeración de la central).
3. Distancia a la línea de costa del territorio español (para el sistema de refrigeración de la central).
4. Disponibilidad de líneas eléctricas de AT (para transportar la energía eléctrica producida en la central)
5. Exclusión de Zonas Protegidas (cumpliendo requisitos legales, naturales y patrimoniales).
6. Exclusión de zonas de peligrosidad sísmica.
7. Cercanía a la red de transporte de gas por gasoducto en España (para abastecimiento del combustible empleado en la central).
Para poder implementar los criterios anteriores, se ha acudido a la base de datos BTN100 del Instituto Geográfico Nacional (en lo sucesivo, IGN). Parte de ellos se encuentran en forma vectorial en dicha base de datos, mientras que otros se presentan en forma ráster, por lo que ha habido que realizarles una serie de transformaciones (digitalización, georreferenciación…) que diesen lugar a capas vectoriales, que son las empleadas en el desarrollo del trabajo.
NOTA: La Base Topográfica Nacional a escala 1:100.000 (BTN100) se define como un conjunto de datos geográficos topográficos que sirven de soporte para un Sistema de Información Geográfica (SIG) para todo tipo de aplicaciones y propósitos.
A pesar de que solo han sido incluidos los seis criterios anteriores para la realización del presente trabajo, en las fases previas sí que han sido tenidos en cuenta otra serie de criterios que, debido a la complejidad de su análisis con el QGIS y a encontrarse fuera de los objetivos de la asignatura, no han sido finalmente incluidos. Entre ellos, destacan los siguientes:
- Cuencas visuales, para reducir lo máximo posible el impacto visual de la obra en el paisaje.
- Criterio geológico y geotécnico.
- Criterios relacionados con la oposición social y la opinión pública.
- Criterios relacionados con las direcciones predominantes del viento, para situar la central a sotavento de dichas direcciones, por razones de propagación de emisiones y contaminación.
4 Procedimientos y desarrollo
Para llegar a las conclusiones finales que se mostrarán más adelante, se ha seguido un desarrollo ordenado de las operaciones realizadas con el programa. En este epígrafe se exponen dichos procedimientos siguiendo su orden de aplicación:
1. En primer lugar se seleccionan los criterios a emplear (desarrollados en el epígrafe de criterios).
2. Una vez seleccionados los criterios de ubicación de la central térmica, se procede a importar cada una de las capas referentes a dichos criterios en el QGis para realizar las operaciones con las mismas. De las 6 capas asociadas a los criterios anteriores, 2 de ellas son de tipo ráster (gasoductos y sismos), por lo que habrá que convertirlas en formato vectorial.
3. Para agilizar las operaciones con el QGis, debido a que se está trabajando con gran cantidad de datos (por ejemplo, 8.000 poblaciones), se han eliminado los atributos no relevantes asociados a cada una de las capas a emplear (por ejemplo, se ha eliminado la categoría de los ríos, se han eliminado las poblaciones con menos de 1.000 habitantes…).
4. A continuación, se han vectorizado las capas de tipo ráster (gasoductos y sismos), georreferenciándolas con respecto a la del litoral español (extraída del BTN100).
5. Una vez llegados a este punto, se tienen todas las capas en formato vectorial en el programa. A partir de ahora, se trata de realizar las operaciones geométricas necesarias (geoproceso) para hallar los resultados previstos.
6. Las operaciones a realizar son las siguientes:
- Buffer de la capa de líneas eléctricas de AT: 8 km
- Buffer de la capa de ríos y corrientes de agua: 2 km
- Buffer de la zona de influencia del mar: 10 km
- Buffer de núcleos de población:
a) 10.000 a 80.000 habitantes: 5 km
b) 80.000 a 250.000 habitantes: 10 km
c) más de 250.000 habitantes: 30 km
- Buffer de los gasoductos: 10 km
7. Una vez obtenidas las capas de buffer anteriores, se consiguen las capas de Resultados Parciales, como se verá en el siguiente epígrafe.
8. Una vez desarrollados los distintos Resultados Parciales, se llega al Resultado Final (localización óptima de la central) como combinación de los anteriores.
5 Resultados parciales
En primer lugar, se muestran los mapas de los criterios negativos (excluyentes) por separado:
Y la unión de todos ellos da lugar al mapa de Zonas Prohibidas para la ubicación de la central:
En segundo lugar, se muestran los mapas de los criterios positivos por separado:
Y la unión de todos ellos da lugar al mapa de Zonas Potenciales de localización de la central:
La diferencia entre la capa de "Zonas Potenciales de localización de la central" y la capa de "Zonas Prohibidas para la localización de la central" dará lugar a la capa de resultado final, que se muestra en el siguiente epígrafe.
6 Resultado final y conclusiones
Para finalizar con el presente Estudio de viabilidad y localización de una central térmica de gas natural, se muestra el mapa final de posibles emplazamientos definitivos para la misma. Dicho mapa ha sido obtenido como diferencia entre el mapa total de criterios positivos y el mapa total de criterios negativos.
Una vez obtenido el resultado anterior, faltaría realizar un segundo estudio más detallado del tamaño de las zonas obtenidas (algunas podrían ser de superficie tan reducida que no fuese posible la instalación de la central) y considerar, si fuese preciso, criterios más avanzados para el estudio de la localización, que en todo caso quedan fuera del objeto del presente curso.
Como conclusión, cabe destacar que la realización de un estudio de viabilidad y localización óptima como el que se ha realizado en el presente documento permitirá un ahorro económico sustancial en fases futuras de la ejecución del proyecto de la central, así como una reducción considerable en los plazos de las distintas etapas a desarrollar.
7 Bibliografía y recursos Web
1. “Introducción a los sistemas de información geográfica. Quantum Gis (QGIS)” Segunda edición. Martínez Marín, R.; Marchamalo Sacristán, M.; Algeet Albarquero, N.
2. “Base Topográfica Nacional a escala 1:100.000 (BTN100)”. Instituto Geográfico Nacional (IGN).
3. “Apuntes de la asignatura de Ingeniería Civil de Centrales Térmicas de 4º curso de la ETSICCP-UPM”.
4. “Centrales térmicas de ciclo combinado: teoría y proyecto”. Sabugal García, S.; Gómez Moñux, F.
