Energéticamente Eficientes SEMINARIO INTERNACIONAL EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES AVANCES Y RETOS EN COLOMBIA

Transcripción

1 Cogeneración en Edificaciones Energéticamente Eficientes Javier Duarte SEMINARIO INTERNACIONAL EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES AVANCES Y RETOS EN COLOMBIA Noviembre 3 de 2011

2 Qué es la Cogeneración?

3 La Cogeneración Procedimiento mediante el cual se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil (vapor, agua caliente sanitaria, agua fría, por ejemplo) a partir de la combustión de un combustible (líquido o gaseoso). Este tipo de ciclos es también conocido internacionalmente como CHP (Combined Heat & Power) que identifica la Cogeneración y CCHP (Combined Cooling, Heat & Power) que identifica el proceso de Trigeneración. e 2

4 La Cogeneración 3

5 Cogeneración en Colombia

6 Potencial en Colombia UPME

7 Cogeneración en Industria Ingenios Azucareros (298 MW)* Manuelita Riopaila Mayaguez S.A. 37 MW 39 MW 40 MW Pastas Doria** 1,75 MW Industria Papelera*** 47,9MW *Cenicaña 2009 ** Cummins Power Generation *** 6

8 Tecnologías Utilizadas Motores a Pistón (MACI) Turbinas de Vapor Turbinas a Gas 7

9 Por qué no se aplica la Cogeneración en Edificaciones?

10 Incompatibilidad para Edificaciones Baja eficiencia en rango de potencias requeridas. Ocupación de grandes áreas. Alta inversión en Obras civiles: Refuerzo estructural para vibraciones. Cárcamos para vertimientos. Tanques para disposición de Aceites y Aguas. Niveles de ruido (Mayor volumen por insonorización) Elevados costos especializados de operación y mantenimiento 9

11 Microturbinas: Solución a la incompatibilidad de la Cogeneración en Edificaciones

12 Solución en bajas potencias C30 C65 C200 Potencia 30 kw 65 kw 200 kw Eficiencia a Plena Carga 26% 28% 33% Consumo Calorifico Combustible Liquido Gases (HHV) Corriente de Salida Voltaje Nominal Temp Gases Escape 13.8 MJ/kWh 12.4 MJ/kWh 10.9MJ/kWh (13, BTU/kWh) (11,000 Btu/kWh ) (10,300 Btu/kWh) D2, 1-K, Jet A, JP- 8, JP MJ/m 3 ( Btu/pie3) Diesel & Biodiesel MJ/m 3 ( Btu/pie3) Diesel & Biodiesel MJ/m 3 ( Btu/pie3) 46 Amps RMS 100 Amps RMS 310 Amps RMS 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 530 F (275 C) 588 F (309 C) 535 F (280 C) NOx Emisiones Gas : <9 ppm Liquid : <35 ppm Gas: <9 ppm <5 ppm CARB Gas: <9 ppm <5 ppm CARB Acustica 65 dba 65 dba 65 dba

13 Modularidad para mayores Potencias C600 C800 C1000 Potencia 600 kw 800 kw 1000 kw Eficiencia Plena Carga 33% 33% 33% Consumo 10.9MJ/kWh 10.9MJ/kWh 10.9MJ/kWh Calorifico (10,300 Btu/kWh) (10,300 Btu/kWh) (10,300 Btu/kWh) Corriente de Salida Voltaje Nominal Temp Gases de Escape Energia de Escape 930 Amps RMS 1240 Amps RMS 1550 Amps RMS 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 535 F (280 C) 535 F (280 C) 535 F (280 C) 4,050,000 BTU/hr 5,400,000 BTU/hr 6,750,000 BTU/hr (3), (4), o (5) C200 Huella Apilable Contenedor con Huella ISO Combustion estable de ralenti al 100% Maintenimiento en 1 con las demas disponiblesibl

14 Dentro de la Microturbina Capstone Cooling fins Exhaust output No hay cajas de engranajes, ni bombas ni otros componentes mecánicos. Intercambiador de Calor Alternador de imán permanente Fabricado bi en USA Air intake Generator Recuperator Fuel injector Combustion chamber Compressor Air bearings Turbine

15 Simple: una sola pieza que se mueve Eje del Turbogenerador Spring Cojinetes neumáticos Sin aceite ni lubricantes Enfriamiento por aire Sin agua ni refrigerentes Confiabilidad >21 millones de horas de operación Foil Shaft Velocidad variable desde a RPM

16 La Electrónica de Potencia Modos de Operación: Stand Alone (Aislado de la red) Grid connect (Paralelo a la red) Dual Mode (Grid connect o Stand Alone)

17 Casos de Éxito de Microturbinas en Edificaciones

18 Edificio Cámara Colombiana de la Infraestructura Ubicación: Ciudadela Sarmiento Angulo, Ciudad Salitre, Bogotá Alcance: Generación de energía continua y Aire Acondicionado Energía Eléctrica: 1.6 MW (Media y Baja tensión) Capacidad Aire Acondicionado : Lado Agua TR Lado Aire TR Fecha Ejecución: Confiabilidad Sistema: 99,997%

19 Edificio Cámara Colombiana de la Infraestructura

20 Edificio Cámara Colombiana de la Infraestructura

21 Edificio Cámara Colombiana de la Infraestructura 280 TR / 190 kw Sistema Temperatura ambiente Altura sobre el Nivel del Mar Entorno Tarifa Combustible Tarifa Eléctrica Nivel de Consumo 280 TR / 10 kw

22 Otros Casos de Éxito en el mundo

23 HOTEL RITZ CARLTON, San Francisco (USA) Cuatro (4) C60. Electricidad del hotel completo. 161 TR por Absorción. 22

24 EDIFICIO PIERCE COLLEGE, Los Angeles, CA (USA) Seis (6) C TR por Absorción. 23

25 Otros Casos de éxito

26 Otros Casos de éxito

27 Comparación entre Tecnologías

28 Costo Inicial de MT s vs MACI Capstone C1000 LPNG DM Recip 1MW Costo total Equipo e Instalación: US$1.665 a Costo total Equipo e Instalación : US$1.35 a $2 Millones $1.82 Millones 27

29 Características MT s Vs MACI Microturbinas Capstone Generadores Reciprocantes Muy bajas emisiones. Mantenimiento Típico 10 veces en 5 años Electrónica Digital Incluida Protecciones a la red y sincronización integrada Liviano y menor área requerida Requiere elementos filtrantes para cumplir normas. Mantenimiento Típico 160 veces en 5 años Controles Externos sin electrónica de potencia Requiere relevos externos y equipos de control Más de dos veces el peso y área requerida

30 Características MT s Vs MACI Microturbinas Capstone Generadores Reciprocantes Solo una (1) parte móvil Cojinete de aire (No aceite) Enfriado por aire (No Agua u otros líquidos) Overhaul en pocas horas (Cambio de turbina) Cientos de partes móviles Requiere aceite, cambios de aceite (Disposición Final?) Enfriado por agua, puede fallar por sobre presión Overhaul toma 2-3 semanas (Cambio de motor)

31 Eficiencia MT s Vs MACI Eficie encia (%) Max Efficiency Mode 10 Recip Potencia (kw)

32 Comparativo at o Actividades Mantenimiento e to Programa de Mantenimiento Mantenimiento de Microturbinas Matenimiento de plantas generadoras (GE Jenbacher) 8,000 Hours Air Filters Clean/Replace Fuel Filter Replace Igniter Replace 20,000 Hours Injectors Replace Battery Pack Replace Thermocouple Replace 40,000 Hours Engine & Exchange Generator 6 actividades durante 5 años 500 Hours Air Filters Replace Oil Filter Replace Crankcase Oil Replace Spark Plugs Replace 1,500 Hours Top End Inspection 20,000 Hours Top End Overhaul 40,000 Hours Bottom End Overhaul actividades durante 5 años Costo de mantenimiento del 25 % respecto a otros generadores

33 Todo el Mantenimiento de una MicroTurbina 8,000 horas Filtro de Aire Reemplazar Filtro de Combustible Bobina Arranque Reemplazar Reemplazar 20,000 Horas Inyectores Reemplazar Baterias Termocupla Reemplazar Reemplazar 40,000 Horas Engine y Generador RE-cambio Costo de mantenimiento Total US$0.016 kwh 6 Horas de mantenimiento planeado por año Capstone podria garantizar el costo del mantenimiento planeado y no planeado a traves del Factory Protection Plan (FPP) Servicio inyectores a 20,000 horas En una plataforma offshore

34 Costos Operativos MT s Vs MCI $ $ $ MW Recip Engine $ C1000 $ $ $ Ahorros de US$ a los 10 años. Recuperación de mayor costo a los 4 años.

35 Costo Inicial de MT vs Turbina a Gas Capstone C1000 Costo total Equipo e Instalación: US$1.665 a US$2.0 Millones Solar Turbine 1,210kW Costo total Equipo e Instalación: US$3.5 Millones (Dato CA SGIP 2008 y EPA) 34

36 Microturbinas Vs Turbina a Gas Ventajas C1000 Eficiencia i i Eléctrica Capstone: 33% Solar Turbine: 24% Eficiencia a Cargas Parciales Capstone: Consistente en 31% carga superior a 150kW Solar: Desciende de 24% con riesgo de apagado Emisiones Capstone: NOx (lb/mw-hr): 0.4 Solar: NOx (lb/mw-hr): 2.4 (EPA website) Pérdida por Temp Ambiente Capstone: derateo kw inicia a 23 C Solar: derateo kw inicia a 16 C Ventajas Turbina Solar Producción de Vapor Solar: Aprox 90psi Capstone: Aprox 90psi 35

37 Eficiencia MT Vs Turbina a Gas 35 Eficiencia a Cargas Parciales C1000 vs. Turbina Solar 1 MW 30 (%)25 Eficienci ia Capstone C1000 Typical Potencia (kw) PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL Capstone Turbine Corporation 36

38 Comparación Turbinas a Gas Solar Turbines Mercury Capstone C200 Capstone C1000 Elect trical Efficienc cy (%) Elliott TA100R General Electric GE5-1 Siemens SGT-100 (DLN) Ingersol Rand MT250 Solar Turbines Centaur 50 Rolls Royce 501-KB7S Solar Turbines Centaur 40 Kawasaki GPB60D OPRA Turbines OP16-3B Rolls Royce 501-KB5S (DLE) Solar Turbines Saturn 20 Kawasaki GPB15D Kawasaki GPB30D Dresser-Rand KG2-3E Dresser-Rand KG2-3C Power Output (MW) Mayor Eficiencia en Potencias menores a 5 MW PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL Capstone Turbine Corporation 37

39 Supernova Energy Services

40 Quiénes somos Compañía fundada en 1993 Durante la década de los 90 se constituye en un actor protagónico del sector del aire acondicionado En 2000, LG Electrónics entra directamente al mercado, asume las actividades principales de la compañía y Supernova entra en inactividad Se reactiva la compañía a final de 2008 para ofrecer soluciones integrales de climatización de acuerdo con el modelo ESCO A principio de 2009 incursionamos en el sector de la generación distribuida como Distribuidores de Capstone Turbine Corporation para desarrollar proyectos de Eficiencia Energética con nuestros clientes En 2010 somos nombrados Distribuidores Exclusivos para Colombia de la tecnología de Microturbinas Capstone 39

41 Productos y Servicios Desarrollamos proyectos de Cogeneración con Microturbinas CAPSTONE Hacemos consultoría de eficiencia energética y gestión integral de energía Diseñamos e instalamos sistemas de aire acondicionado Diseñamos e instalamos redes de energía en Baja y Media Tensión Diseñamos e instalamos sistemas de iluminación para interiores y exteriores 40

42 Nuestras Oficinas Calle Of 604 Tel Carrera 18 86ª-14 Tel Medellín Bogotá