Procedimiento para la determinación del poder calorífico de gas de combustión en sistemas de distribución de gas en particular en redes regionales o de distribución.

Procedimiento para la determinación del poder calorífico de gas de combustión,

en particular de gas natural, ensistemas de distribución de gas, en particular en redes regionales o de distribución con al menos dos puntos dealimentación, una multiplicidad de nudos de la red y varios puntos de descarga,

caracterizado por que

a) se miden los poderes caloríficos (HS,E) y cantidades (VE) en los puntos de alimentación del sistema de distribución de gas,

b) se estiman las cantidades (\/A) en los puntos de descarga del sistema de distribución de gas a base de perfiles decarga a partir de la cantidad de energía Qh y del poder calorífico HS,A de acuerdo con la ecuación **Fórmula**

y se suman de acuerdo con la ecuación **Fórmula**

obteniéndose como resultado la cantidad de energía Qh de la ecuación**Fórmula**

y siendo KW el valor del cliente (en kWh), h(ϑ) el consumo relativo de acuerdo con la función sigmoidea, F(d) elfactor día de la semana y SF(h, ϑ) el factor hora,

c) se introducen los valores determinados en las etapas de procedimiento a) y b) junto con datos topológicos delsistema de distribución de gas a una unidad de valoración y se determinan computacionalmente los poderescaloríficos (HS,A) en al menos un punto de descarga.

Procedimiento para la determinación del poder calorífico de gas de combustión en sistemas de distribución de gas en particular en redes regionales o de distribución La invención se refiere a un procedimiento para la determinación del poder calorífico de gas de combustión, en particular de gas natural, en sistemas de distribución de gas, en particular en redes regionales o de distribución con al menos dos puntos de alimentación, una multiplicidad de nudos de la red y varios puntos de descarga.

Los sistemas de distribución de gas para el suministro público de gas se diferencian en redes de transmisión, redes regionales y de distribución o redes locales. En las redes de transmisión, la presión del gas asciende normalmente a 60 bar, en las redes regionales a aproximadamente 16 bar y en las redes de distribución o locales a aproximadamente 1 bar. Los nudos de la red son puntos en el sistema de distribución de gas en los que se ramifican y/o se mezclan flujos de gas.

Dependiendo del yacimiento, el gas natural puede presentar un poder calorífico distinto. El gas natural con poderes caloríficos proporcionalmente bajos se denomina gas L. El gas natural con poderes caloríficos más altos como gas H.

La determinación del poder calorífico en redes regionales o de distribución se basa por regla general en valores de medición que el proveedor facilita para los puntos de alimentación. La hoja de trabajo de DVGW G685 de la norma técnica de DVGW - procedimiento de facturación de gas, abril de 1993 establece que el poder calorífico del cliente usado para la facturación no ha de desviarse más del 2% del poder calorífico que va a aplicarse realmente. En caso de alimentación múltiple con gas natural de distinta calidad se considera este requerimiento como cumplido, cuando los valores promedio anuales ponderados en cantidad de los poderes caloríficos alimentados no se desvían más del 2% entre sí.

Hasta ahora se ha prestado atención por parte de las empresas de suministro de gas al cumplimiento de estas condiciones límite con respecto a la alimentación. Mediante la liberalización del mercado energético que tiene como consecuencia la alimentación múltiple cada vez mayor así como fuertes oscilaciones del poder calorífico, se dificulta esta práctica. Si en caso de alimentación múltiple no se cumple el requerimiento mencionado anteriormente, entonces la entidad explotadora del sistema de distribución de gas debe fijar para el periodo de facturación correspondiente el poder calorífico producido más bajo, es decir el caso más favorable para el cliente (la “mejor” facturación) .

Además se alimenta biogás tratado cada vez más en sistemas de distribución de gas para gas natural. En el sentido de la norma del 2% mencionada, actualmente se acondiciona el biogás alimentado de manera correspondiente y se adapta en el poder calorífico con la incorporación en sistemas de distribución de gas H mediante un mezclado de propano de fuentes fósiles. Esta solución dispara los costes de inversión y funcionamiento y va en contra del objetivo del aprovechamiento de biogás como energía renovable.

La temática se ilustra mediante un ejemplo representado en la figura 1. La figura 1 muestra:

una red de transporte (T) que se hace funcionar normalmente a una presión de 60 bar

una red regional o de distribución (R) que se hace funcionar normalmente a una presión de 16 bar y una red local (O) que se hace funcionar normalmente a una presión de 1 bar.

En la red regional se alimenta por dos lados. Por un lado se alimenta desde la red de transporte (T) un gas natural con el poder calorífico HSE, 1, por otro lado se alimenta un biogás con el poder calorífico HSE, 2. En cuatro puntos de descarga se entrega entonces el gas desde la red regional a las redes locales. Dado que las redes locales no están unidas entre sí, puede tomarse como base el poder calorífico del punto de descarga también para la red local secundaria. En el ejemplo representado se suministran los puntos de descarga 1 y 2 exclusivamente por el gas natural con el poder calorífico HSE, 1, es decir HSA, 1 = HSA, 2 = HSE, 1. El punto de descarga 4 se suministra exclusivamente por el biogás; es decir HSA, 4 = HSE, 2. El gas en el punto de descarga 3 resulta de una mezcla de las 55 dos alimentaciones, es decir en este caso no puede asignarse directamente a uno de los dos poderes caloríficos de alimentación. Dependiendo de las cantidades alimentadas puede desplazarse el área de esta zona de mezclado; en este caso se habla de una zona de oscilación.

El ejemplo representado ilustra que en caso de alimentaciones de varios gases de distintos poderes caloríficos, no en todos los casos pueden asignarse a los puntos de descarga respectivamente los poderes caloríficos de alimentación correctos. Como consecuencia no puede garantizarse una correcta facturación. Como alternativa debería medirse el poder calorífico en todos los puntos de descarga directamente, lo que estaría unido a considerables costes para la instalación y el funcionamiento de una infraestructura de aparatos medidores. A este respecto ha de considerarse que los sistemas de distribución de gas reales son por regla general claramente más 65 complejos y esencialmente tienen más puntos de descarga que en el ejemplo representado en la figura 1.

Para redes de transmisión o redes de transporte, en los últimos años han cobrado importancia cada vez más los denominados “sistemas de reconstrucción de poderes caloríficos”, con los que se calcula el poder calorífico para fines de facturación en todos los puntos de descarga de la red a base de un “cálculo de simulación” y son estado de la técnica; requerimiento de PTB 7.64: aparatos medidores para gas, aparatos medidores de poder calorífico, determinación de poderes caloríficos de facturación y otros datos de composición del gas por medio de la reconstrucción de estado. PTB, diciembre de 1999 y normas de validación de PTB, volumen 28: aparatos medidores para gas, aparatos medidores de poder calorífico, determinación de poderes caloríficos de facturación y otros datos de composición de gas por medio de reconstrucción de estado. PTB, enero de 1998.

El uso del sistema de reconstrucción de poder calorífico se describe además en Herr, Eckart et al.: Rechnergestützte Zuordnung von an den Einspeisepunkten eines Ferngasnetzes vorgenommenen Brennwertmessungen zu den anÜbergabestationen entnommenen Gasmengen. Gwf-gas/erdgas 124 (1983) , página 157-164 así como en Altfeld, K.; Bödeker, J.; Frieling, H.; Schley, P.; Uhrig, M.: Modelling of Gas Flow in Pipelines for Tracking Gas Quality. Proceedings of the International Gas Research Conference, París, 2008.

Por regla general, la red regional y de distribución, a diferencia de las redes de transmisión, no disponen de una infraestructura de medición completa. En particular no se miden por regla general las cantidades de recepción en los puntos de descarga hacia la red local (véase la figura 1) . Por lo tanto no ha podido realizarse hasta ahora para redes regionales o de distribución ningún seguimiento computacional del poder calorífico con una exactitud suficientemente alta, de modo que un procedimiento de este tipo estaría reconocido por las autoridades competentes para fines de facturación.

Ciertos procedimientos estadísticos para la estimación de cantidades de consumo, dicho de manera más exacta de las cantidades de energía consumida, a base de desarrollos de perfiles de carga se conocen por la bibliografía y se usan para pronosticar la distribución de gas que se espera de determinados grupos de consumidores. También pueden usarse tales procedimientos para considerar por parte de los clientes finales el desplazamiento temporal entre el periodo de facturación y el periodo de lectura del contador. En particular, esto puede ser importante cuando el cliente ha cambiado el proveedor de gas y el contador exacto no se encuentra en el momento del cambio.

Por orden de la BGW (Bundesverband der deutschen Gas-y Wasserwirtschaft, Asociación Federal de la Industria Alemana de Gas y Agua) y la VKU (Verband kommunaler Unternehmen e. V., Asociación de Empresas Municipales e. V.) , la Universidad Técnica de Múnich ha desarrollado perfiles de carga convencionales con temperatura dirigida para el suministro de gas (Hellweg, M.: Entwicklung und Anwendung parametrisierter Standard-Lastprofile. Dissertation TU München, 2003) . De forma resumida se publicaron los resultados de esta tesis doctoral por la BGW en “Praxisinformation P 2007/13 Gastransport/betriebswirtschaft, 1 de enero de 2007.

Mediante la función sigmoidea se representa el consumo relativo h (!) dependiendo de la temperatura... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación del poder calorífico de gas de combustión, en particular de gas natural, en sistemas de distribución de gas, en particular en redes regionales o de distribución con al menos dos puntos de alimentación, una multiplicidad de nudos de la red y varios puntos de descarga,

caracterizado por que a) se miden los poderes caloríficos (HS, E) y cantidades (VE) en los puntos de alimentación del sistema de distribución de gas, b) se estiman las cantidades (\/A) en los puntos de descarga del sistema de distribución de gas a base de perfiles de

carga a partir de la cantidad de energía Qh y del poder calorífico HS, A de acuerdo con la ecuación

VA, i ∃ Qh, i HsA, i (6)

y se suman de acuerdo con la ecuación

VA ∃ VA, i. (5)

i

obteniéndose como resultado la cantidad de energía Qh de la ecuación

Qh ∃KW −h !∀#−Fd∀#−SF h∀, !# (2)

y siendo KW el valor del cliente (en kWh) , h (!) el consumo relativo de acuerdo con la función sigmoidea, F (d) el factor día de la semana y SF (h, !) el factor hora,

c) se introducen los valores determinados en las etapas de procedimiento a) y b) junto con datos topológicos del sistema de distribución de gas a una unidad de valoración y se determinan computacionalmente los poderes caloríficos (HS, A) en al menos un punto de descarga.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado por que a) se determinan en todos los nudos de la red las proporciones de cantidad de los gases de combustión alimentados a base de un balance de materia así como los correspondientes tiempos de recorrido y b) se realiza una asignación del poder calorífico calculado en el punto de descarga (HS, A) a los poderes caloríficos (HS, E) en los puntos de alimentación.

3. Procedimiento según la reivindicación 2,

caracterizado por que en la etapa de procedimiento 2 b) el poder calorífico que se presenta en el momento t en los nudos de red se determina a base de las proporciones xi ∀#ˆde los poderes caloríficos HS, Ei 1ˆque se presentan en los

1∀#momentos 12t en los puntos de alimentación, realizándose un seguimiento de un paquete de gas afluido fuera del

ˆ

sistema de distribución de gas temporalmente hacia atrás a través del sistema de distribución de gas hasta que éste haya abandonado el sistema de distribución de gas completamente a través de los puntos de alimentación Ei.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado por que a) se determina la presión de red promedio (pm) mediante medición de la presión en puntos representativos en el sistema de distribución de gas y se calcula la modificación temporal de la cantidad de gas (∆Vred) que se encuentra en el sistema de distribución de gas de acuerdo con la ecuación (8) y b) en la etapa de procedimiento 1. b) se determinan las cantidades (VA) en los puntos de descarga según el procedimiento de corrección descrito mediante la ecuación (12) .

5. Procedimiento según la reivindicación 4,

caracterizado por que a) se realiza un equilibrio de balance según la ecuación (15) , de modo que coincidan las cantidades de energía descargadas y alimentadas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado por que a) en la etapa de procedimiento 1. b) se miden las cantidades de consumidores individuales con respecto a los distintos tipos de perfil de carga por medio de contadores de gas con teletransmisión de datos electrónica y por consiguiente se determinan de nuevo regularmente los coeficientes A, B, C, D de la ecuación (1) .