ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES

Transcripción

1 FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR) CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGY (CSET) ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES Food Process Expo 2015 Clare Murray 6 de Noviembre, 2015

2 Contenido Organización de FCR CSET Potencial solar térmico para la industria Recurso solar en Chile Calor solar Industria de lácteos y Carnes Refrigeración solar Caso Viña Miguel Torres Tratamiento de Agua Opciones para integración Conclusiones

3 Fraunhofer Chile CSET 3 Líneas de Investigación Generación de Electricidad Solar Calor Solar para La Industria Tratamiento de Agua Solar Medición de recurso solar Tecnologías de concentración CPV y CSP Sistemas No conectados a la Red y Conectados a la Red Integración de ERNC a Redes Calor para procesos industriales en minería, alimentos, otros Refrigeración solar para industria de alimentos Poligeneración Solar (calor, frío, energía eléctrica, agua) Descontaminación de agua Purificación de Agua Desalinización de Agua Tratamiento de aguas industriales

4 Contexto energético Chileno Los combustibles fósiles constituyen el 74% del consumo de energía primaria y el 66% de la matriz eléctrica. Chile no produce ninguno de estos recursos, el país es un importador energético. Esta dependencia genera una debilidad para el país Volatilidad de precios Riesgos en el suministro

5 Potencial del Mercado La mitad del consumo energético de Europa es para uso térmico o de refrigeración Fuente: EREC

6 Demanda energética para sectores industriales Ecoheatcool 6

7 Demanda de calor industrial en Chile Fuente: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

8 Recurso solar

9 Recurso solar en Chile Annual GHI kwh/m 2 day Annual DNI kwh/m 2 day Fuente: Escobar et al. Solar Energy Resource Assessment In Chile: Satellite Estimation And Ground Station Measurements Modelo satelital transferido por INPE El recurso solar es apto para cualquier aplicación solar: PV Agua caliente sanitaria CSP Entre otras tecnologías

10 Calor Solar Componentes para conversión de radiación solar Torre Solar: capacidad de planta ~ 10 MW el, temperatura de operación C Disco Stirling: capacidad por unidad ~ kw e temperatura de operación C Colectores Cilindro Parabólicos, Reflectores lineares Fresnel: capacidad de planta ~ MW el, temperatura de operación < 550 C Colector de tubo evacuado, Colectores compuestos: capacidad por unidad ~ 1 kw th, temperatura de operación < 150 C Colector plano: capacidad por unidad ~ 1 kw th, temperatura de operación < 100 C

11 Industria Láctea: Megval, Grecia Aplicación: Equipos de limpieza y pre-calentamiento del agua de alimentación de la caldera. Rango de temperatura: Limpieza de equipos: o C, Otros procesos: o C. Operación: 24 horas al día, 7 días a la semana, m 3 /día. Área de colección: 727 m 2, colectores planos y CPC. Inversión total: Promedio anual de ahorro de energía: 900 MWht. 11

12 Industria de la Carne: Fleischwaren Berger, Austria Aplicación: Equipos de limpieza y pre-calentamiento del agua de alimentación de la caldera. Rango de temperatura: Precalentamiento hasta 95 o C y limpieza hasta 65 o C. Área de colección: 1067 m 2, colectores planos. Volumen de almacenamiento: 60 m 3. Reducción del consumo de petróleo de hasta litros por año. 12

13 Refrigeración Solar Peakde demanda caracterizado en ciertas áreas por la demanda de refrigeración y aire acondicionado Alta correlación con disponibilidad de radiación solar Refrigerantes estables, que no contribuyen al cambio climático Uso eficiente de colectores solares permite la configuración de sistemas de cogeneración y/o poligeneración Fuente: Solar Cooling in Brazil, Fraunhofer ISE Fuente: Review on solar-driven ejector refrigeration technologies, Abdulateef, et al 13

14 Poligeneración Solar en la Industria del Vino Diseñar ycaracterizar un sistema de poligeneraciónsolar* escalable que permita a las empresas vitivinícolas aumentar su independencia energética y disminuir la huella de carbono asociada a sus procesos de producción de vino. * Calor de procesos+ refrigeración. Chiller en Verano para el proceso de fermentación Bomba de calor en Invierno para el proceso de maceración

15 Planta Piloto: Características Técnicas Chiller de Absorción: Chilled water Cooling water Heat medium Pump Campo Solar Potencia [kw] 17.6 Temperatura entrada [ C] 12.5 Temperatura salida [ C] 7 Flujo [l/s] 0.77 Potencia [kw] 42.7 Temperatura entrada [ C] 31 Temperatura salida [ C] 35 Flujo [l/s] 2.55 Potencia [kw] 25.1 Temperatura entrada [ C] 88 Temperatura salida [ C] 83 Flujo [l/s] 1.2 Potencia [W] 48 Área: 80m2 Fabricante: Bosch Modelo:FCC-1S

16 Resultados Planta Piloto: Energía Desplazada

17 Resultados Planta Piloto Fracción de solar Verano: 48% Invierno: 35% Tareas futuras para escalar Demanda ajustado Sistema de control Efectos del clima Monitoreo: 1 año

18 Opciones de tratamiento de agua con energía solar Alternativas tecnológicas para la utilización de energía solar como Fuente energética principal en tratamiento de agua

19 Destilación por membranas El proceso térmico por membranas permite separar agua de soluciones acuosas usando la presión de vapor como. Una membrana hidrofóbica retiene la solución acuosa previamente calentada, pero resulta permeable al vapor y condensa agua destilada Las condiciones de operación típicas son cercanas a 80 o C, a presión ambiente El uso de energía solar permite consolidar una Fuente segura y confiable de agua para consumo o para procesos. Los sistemas (pilotos) son de baja mantención y operan eficientemente

20 Integración del Sistema

21 Opciones de instalación Fuente: SolarThermalWorld.org 2015

22 Conclusiones Recurso Solar privilegiado, aún en la zona centro sur Integración depende de las condiciones locales Tecnologías solares están disponibles y maduras: Generación de electricidad Suministro de de calor (o ambas cogeneración) Producción de Frío Tratamiento de aguas Aplicaciones de calor de procesos y refrigeración solar son de gran interés para la industria de alimentación en Chile.

23 Muchas Gracias Clare Murray Investigadora Calor Solar para Procesos Center for Solar Energy Technology Fraunhofer Chile Research Expo Food Process de Noviembre de 2015