Una central elèctrica de seguiment de càrrega, considerada una productora d'electricitat de preu mitjà o mitjà, és una central elèctrica que ajusta la seva potència de producció a mesura que la demanda d'electricitat fluctua al llarg del dia. Les plantes de seguiment de càrrega se situen normalment entre les centrals de càrrega base i les centrals de càrrega punta pel que fa a l'eficiència, la velocitat d'arrencada i aturada, el cost de construcció, el cost de l'electricitat i el factor de capacitat.
Centrals elèctriques de càrrega base i de càrrega punta Les centrals elèctriques de càrrega base són centrals despatxables que tendeixen a funcionar a la màxima potència. Generalment només apaguen o redueixen la potència per fer manteniment o reparació o a causa de restriccions de la xarxa. Les centrals elèctriques que funcionen principalment d'aquesta manera inclouen carbó, fueloil, nuclear, geotèrmica, hidroelèctrica de pas, solar, biomassa i centrals de gas natural de cicle combinat.
Les centrals elèctriques de màxima demanda només funcionen durant els períodes de màxima demanda. En països amb aire condicionat generalitzat, la demanda arriba al màxim cap a mitja tarda, de manera que una central elèctrica típica en què el consum màxim arriba pot engegar-se un parell d'hores abans d'aquest punt i aturar-se un parell d'hores després. La durada del funcionament de les plantes en període de màxima producció varia des d'una bona part del dia de vigília fins a només un parell de dotzenes d'hores a l'any.
Les centrals elèctriques de màxima producció inclouen les centrals hidroelèctriques i les de turbines de gas. Moltes centrals elèctriques de turbina de gas poden funcionar amb gas natural, fueloil i/o dièsel, cosa que permet una major flexibilitat en l'elecció del funcionament; per exemple, mentre que la majoria de les plantes de turbina de gas cremen principalment gas natural, de vegades es manté un subministrament de fueloil i/o dièsel a mà en cas que s'interrompi el subministrament de gas. Altres turbines de gas només poden cremar un sol combustible.
Centrals elèctriques de seguiment de càrrega En canvi, les centrals elèctriques de seguiment de càrrega solen funcionar durant el dia i al vespre, i funcionen en resposta directa als canvis en la demanda de subministrament elèctric. O bé tanquen o bé redueixen considerablement la producció durant la nit i la matinada, quan la demanda d'electricitat és més baixa. L'horari exacte d'operació depèn de nombrosos factors. Un dels factors més importants per a una planta en particular és l'eficiència amb què pot convertir el combustible en electricitat. Les plantes més eficients, que gairebé invariablement són les menys costoses de fer funcionar per quilowatt-hora produït, es posen en funcionament primer.
A mesura que augmenta la demanda, es posen en funcionament les següents plantes més eficients i així successivament. L'estat de la xarxa elèctrica en aquesta regió, especialment la capacitat de generació de càrrega base que té, i la variació de la demanda també són molt importants. Un factor addicional per a la variabilitat operativa és que la demanda no varia només entre la nit i el dia. Hi ha variacions importants en l'època de l'any i el dia de la setmana. Una regió amb grans variacions en la demanda requerirà una gran capacitat de central elèctrica de seguiment de la càrrega o de màxima demanda, ja que les centrals elèctriques de càrrega base només poden cobrir la capacitat igual a la necessària durant els moments de menor demanda.
Les centrals elèctriques de seguiment de càrrega poden ser centrals hidroelèctriques, centrals amb motors dièsel i de gas, centrals de turbina de gas de cicle combinat i centrals de turbina de vapor que funcionen amb gas natural o fueloil pesant, tot i que les plantes de fueloil pesant constitueixen una part molt petita de la combinació energètica. Un model relativament eficient de turbina de gas que funciona amb gas natural també pot constituir una planta decent de seguiment de càrrega.
Centrals elèctriques amb turbines de gas Les centrals elèctriques amb turbina de gas són les més flexibles pel que fa a l'ajust del nivell de potència, però també són de les més cares d'operar. Per tant, generalment s'utilitzen com a unitats "de màxima demanda" en moments de màxima demanda de potència o centrals elèctriques de cicle combinat o de cogeneració on la calor residual de l'escapament de la turbina es pot utilitzar econòmicament per generar potència i energia tèrmica addicionals per a la calefacció de processos o espais.
Centrals elèctriques amb motors dièsel i de gas Les centrals elèctriques amb motors dièsel i de gas es poden utilitzar per a la producció d'energia de càrrega base i de reserva a causa de la seva alta flexibilitat general. Aquestes centrals elèctriques es poden posar en marxa ràpidament per satisfer les demandes de la xarxa. Aquests motors poden funcionar de manera eficient amb una àmplia varietat de combustibles, cosa que augmenta la seva flexibilitat.
Algunes aplicacions són: generació d'energia de càrrega base, eòlica-dièsel, seguiment de càrrega, cogeneració i trigeneració.
Centrals hidroelèctriques Les centrals hidroelèctriques poden funcionar com a centrals de càrrega base, de seguiment de càrrega o de punta. Tenen la capacitat d'arrencar en qüestió de minuts i, en alguns casos, segons. El funcionament de la planta depèn en gran manera del seu subministrament d'aigua, ja que moltes plantes no tenen prou aigua per funcionar a prop de la seva capacitat màxima de manera contínua.
On existeixen preses hidroelèctriques o embassaments associats, sovint es poden reforçar, reservant el consum hidroelèctric per a un moment de màxima demanda. Això introdueix estrès ecològic i mecànic, per la qual cosa es practica menys avui dia que abans. Els llacs i els embassaments artificials utilitzats per a l'energia hidroelèctrica són de totes les mides, i contenen prou aigua per a un subministrament tan sols d'un dia (una variància màxima diürna) o fins a un any, cosa que permet la variància màxima estacional.
Una planta amb un embassament que conté menys que el cabal anual del riu pot canviar el seu estil de funcionament segons l'estació de l'any. Per exemple, la planta pot funcionar com a planta de màxima producció durant l'estació seca, com a planta de càrrega base durant l'estació humida i com a planta de seguiment de càrrega entre temporades. Una planta amb un gran embassament pot funcionar independentment de les temporades humides i seques, com ara funcionar a la màxima capacitat durant les temporades punta de calefacció o refrigeració.
Quan la generació elèctrica que subministra la xarxa i el consum o la càrrega de la xarxa elèctrica estan en equilibri, la freqüència del corrent altern es troba a la seva velocitat normal (50 o 60 hertzs). Les centrals hidroelèctriques es poden utilitzar per obtenir ingressos addicionals en una xarxa elèctrica amb una freqüència de xarxa erràtica. Quan la freqüència de la xarxa està per sobre del normal, per exemple, la freqüència de la xarxa índia supera el valor nominal de 50 Hz durant la major part de la durada en un mes/dia, l'energia addicional disponible es pot consumir afegint una càrrega addicional, per exemple bombes d'aigua agrícoles, a la xarxa i aquest nou consum d'energia està disponible a un preu nominal o sense preu. Tanmateix, pot ser que no hi hagi una garantia de subministrament continu a aquest preu quan la freqüència de la xarxa caigui per sota de la normalitat, cosa que aleshores requeriria un preu més alt.
Per aturar la caiguda de la freqüència per sota de la normalitat, les centrals hidroelèctriques disponibles es mantenen en funcionament sense càrrega/càrrega nominal i la càrrega augmenta o disminueix automàticament seguint estrictament la freqüència de la xarxa, és a dir, les unitats hidroelèctriques funcionarien en condició de sense càrrega quan la freqüència sigui superior a 50. Hz i generar energia fins a plena càrrega en cas que la freqüència de la xarxa sigui inferior a 50 Hz. Així, una empresa de serveis públics pot extreure dues o més vegades l'energia de la xarxa carregant les unitats hidroelèctriques menys del 50% de la durada i l'ús efectiu de l'aigua disponible es millora més del doble que el funcionament convencional de càrrega punta.
BPA Daily Peak Load with large Hydro, base load Thermal generation and intermittent Wind power. Hydro is load-following and managing the peaks, with some response from base load thermal.
Exemple de càrrega punta diària (per a la Bonneville Power Administration) amb grans centrals hidroelèctriques, generació tèrmica de càrrega base i energia eòlica intermitent. La hidroelèctrica segueix la càrrega i gestiona els pics, amb certa resposta de la tèrmica de càrrega base. Cal tenir en compte que la generació total sempre és superior a la càrrega total de BPA perquè la majoria de les vegades el BPA és un exportador net d'energia. La càrrega de BPA no inclou l'energia programada a altres àrees d'autoritat d'equilibri.
Centrals elèctriques de carbó Les centrals tèrmiques de carbó de grans dimensions també es poden utilitzar com a centrals elèctriques de seguiment de càrrega / càrrega variable en diversos graus, i les plantes alimentades amb carbó dur solen ser significativament més flexibles que les centrals de carbó alimentades amb lignit. Algunes de les característiques que es poden trobar a les centrals de carbó que s'han optimitzat per al seguiment de la càrrega inclouen:
Funcionament a pressió lliscant: El funcionament a pressió lliscant del generador de vapor permet que la central elèctrica generi electricitat sense gaire deteriorament en l'eficiència del combustible en funcionament a càrrega parcial fins al 75% de la capacitat indicada. Capacitat de sobrecàrrega: les centrals elèctriques generalment estan dissenyades per funcionar entre un 5 i un 7% per sobre de la potència nominal durant un 5% de durada a l'any. Controls del regulador de seguiment de freqüència: la generació de càrrega es pot variar automàticament per adaptar-se a les necessitats de freqüència de la xarxa. Funcionament diari en dos torns durant cinc dies a la setmana: L'arrencada en calent i en calent necessària d'aquestes centrals elèctriques està dissenyada per trigar menys temps a aconseguir el funcionament a plena càrrega. Per tant, aquestes centrals elèctriques no són estrictament unitats de generació d'energia de càrrega base. Sistemes de bypass de vapor HP/LP: Aquesta característica permet que el turbogenerador de vapor redueixi la càrrega ràpidament i que s'adapti als requisits de càrrega amb retard.
Centrals nuclears Històricament, les centrals nuclears es van construir com a centrals de càrrega base, sense capacitat de seguiment de càrrega per mantenir el disseny simple. La seva posada en marxa o aturada trigava moltes hores, ja que estaven dissenyats per funcionar a la màxima potència, i escalfar els generadors de vapor a la temperatura desitjada requeria temps. La generació d'energia nuclear també ha estat descrita com a inflexible per activistes antinuclears i el Ministeri Federal de Medi Ambient alemany, mentre que altres van afirmar "que les centrals podrien obstruir la xarxa elèctrica".