Evaluación de la prefactibilidad de cogenerar

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1 Evaluación de la prefactibilidad de cogenerar El objetivo de este análisis es determinar si existe algún sistema de cogeneración que se adapte a los requerimientos de la planta y los beneficios económicos de estas alternativas. El propósito de esta etapa es entregar suficiente información de los indicadores económicos asociados a las alternativas de modo de permitir tomar una decisión informada, optimizando el tiempo de obtención de la información. Pasos en la evaluación de la prefactibilidad En síntesis, los pasos son los siguientes: 1. Levantamiento de información y caracterización de producción, abastecimiento y demanda energética 2. Determinar perfiles de demanda detallados 3. Establecer estrategia general y dimensionamiento del sistema de cogeneración 4. Evaluar alternativas de cogeneración y elegir la más adecuada 5. Realizar cálculos financieros y ambientales básicos 6. Análisis de brechas técnicas y normativas Levantamiento de información y caracterización Esta labor es complementaria a la realizada durante la etapa anterior, pero a diferencia de aquel caso en que el objetivo era utilizar información disponible, en esta etapa se considera el levantamiento de toda la información faltante. Para tener una noción completa del sistema, que permita establecer de mejor forma el sistema de cogeneración más apropiado se deberá recopilar la siguiente información: Desarrollo y proyecciones de niveles de producción de la empresa beneficiaria o Niveles de producción / tamaño de operación de la empresa o Horarios y turnos de producción/operación incluye niveles de producción (cantidades por hora) o Estacionalidad en la producción / Operación o Planes futuros de variación de la operación (expansión, adición o supresión de productos, etc.) Identificación de los equipos y sistemas de abastecimiento existentes de la empresa beneficiaria o Sistemas de abastecimiento eléctricos Número de Empalmes eléctricos Potencias Interconexión de empalmes Calidad de la Energía E. o Sistemas de abastecimiento térmico Tipos y potencias de calderas Eficiencia estimada de calderas Sistemas de distribución y almacenaje de agua caliente Sistemas de distribución de vapor Sistemas de recuperación de calor 1

2 Sistemas de abastecimiento térmico (Frio) Situación actual de abastecimiento energético de la empresa beneficiaria o Energía eléctrica: Potencias instaladas de consumo (empalmes) Demandas mensuales y/o anuales o Energía Térmica: Demandas típicas de vapor: usos y parámetros Demandas típicas de agua caliente: usos y parámetros Demandas típicas de refrigeración o Combustibles: Demandas mensuales Demandas mensuales y/o anuales por tipo de combustibles Identificación de recursos energéticos disponibles para el proyecto de cogeneración o Combustibles fósiles disponibles o Fuentes disponibles de energías renovables Caracterización de los requerimientos y usos energéticos de la empresa beneficiaria o Caracterización de los requerimientos Eléctricos. o Caracterización de los requerimientos Térmicos de Calor. o Caracterización de los requerimientos Térmicos de Refrigeración. Elaboración de balances energéticos o Balances Combustible Energía Térmica (Vapor, Agua Caliente, otros) o Balances Energía eléctrica Usos (Accionamiento, Frío, Aire comprimido, calefacción, otros) Caracterización del consumo energético de la empresa beneficiaria o Identificación y caracterización de la operación de equipos relevantes para el proyecto de cogeneración (factor de carga, estado, eficiencia, particularidades, contratos) Equipos demandadores de calor/vapor Equipos demandadores de refrigeración Equipos demandadores de energía eléctrica o Determinación de consumos horarios por tipo de energía (térmica / eléctrica) por medición y/o estimación o Presentación de consumos por tipo de energía (térmica, eléctrica) o Distribución de cargas bases y cargas puntas (períodos de producción / operación) Determinar perfiles de demanda detallados Se deben determinar los perfiles de demanda tanto térmica como eléctrica. Esto nos permitirá conocer la: Demanda base Demanda máxima Demanda mínima Demanda promedio 2

3 A nivel de prefactibilidad se deberán realizar mediciones que permitan obtener los perfiles de demanda detallados, tanto para la demanda térmica como eléctrica. En caso de no tener mediciones equivalentes a un año, se pueden tomar las mediciones de un período referencial, definiendo bloques estacionales tipo (diarios, semanales y por estación) y extrapolando para obtener el perfil anual. Desde un perfil diario, por cada tipo de día de la semana y estación o temporada. Luego un perfil semanal, por cada estación o temporada, dado por la extrapolación de los perfiles diarios 3

4 Para finalmente extrapolar al perfil anual Establecer la estrategia general y dimensionamiento del sistema de cogeneración Al establecer la estrategia general de cogeneración se deberán responder las siguientes preguntas: Se utilizará un sistema superior o un sistema inferior de cogeneración? Se seguirá la demanda térmica o la demanda eléctrica? Para qué demanda de calor se establecerá el sistema de cogeneración? Cuántas horas y en qué períodos operará el sistema de cogeneración? Cuánto será el calor cogenerado? Cuánto será el déficit de calor que deberá generarse independientemente? Existirán excedentes de calor? Cuánto será la electricidad cogenerada? Cuánto será el déficit de electricidad que deberá comprarse? Existirán excedentes de electricidad? Cuántas horas operará a carga parcial? Cuánto será la relación electricidad/calor del sistema de cogeneración? Cual es la tecnología que mejor se adapta a esta relación electricidad / calor? Una estrategia típica es la de determinar la demanda base térmica y dimensionar el sistema para que cubra esta demanda base, y seleccionando la tecnología que mejor se adapte a la relación electricidad / calor, dada esta estrategia. Sin embargo es posible seguir distintas estrategias acorde a las necesidades particulares de cada caso. Se recomienda analizar de forma gráfica, tanto en un gráfico de demanda ordenada de forma cronológica, como en un gráfico de demanda ordenado de mayor a menor demanda. 4

5 Este último permite decidir de mejor forma la estrategia. En el siguiente gráfico se muestra un caso de una estrategia de dimensionamiento para la demanda base. Lo importante es tener claridad en cada caso respecto a qué requerimientos de energía serán cubiertos por el sistema de cogeneración y los déficit y excedentes de electricidad y/o calor. Evaluar alternativas de cogeneración y elegir la más adecuada Acorde a la estrategia de cogeneración seleccionada se determinarán los tipos de equipos de cogeneración que mejor se adaptan a la situación y se deberá realizar la evaluación económica de las alternativas en base a costos referenciales. Es altamente recomendable evaluar más de dos alternativas, de modo de asegurarse de elegir finalmente aquella que tenga las mejores condiciones técnicas y económicas. Las alternativas seleccionadas deben evaluarse para condiciones iguales de operación y funcionamiento, pudiendo igualmente generarse más de un escenario de operación por cada alternativa. Realizar cálculos financieros y ambientales básicos Los costos del sistema a implementar se conocerán en base a cotizaciones. A nivel de la prefactibilidad se recomienda cotizar únicamente los equipos principales. Para conocer los beneficios económicos y ambientales se requerirá conocer: Inversión del proyecto de cogeneración ($) Costos operacionales ($/año) Compras de energía eléctrica sin proyecto de cogeneración (kwh/año) Compras de energía eléctrica con proyecto de cogeneración (kwh/año) 5

6 Precios de compra de energía eléctrica ($/kwh) Ventas de energía eléctrica con proyecto de cogeneración (kwh/año) Precios de venta de energía eléctrica ($/kwh) Demanda máxima sin proyecto de cogeneración (kw/año) Demanda máxima con proyecto de cogeneración (kw/año) Valor por demanda ($/kw) Demanda máxima en horas punta sin proyecto de cogeneración (kw/año) Demanda máxima en horas punta con proyecto de cogeneración (kw/año) Valor por demanda en horas punta ($/kw) Compras de combustible sin proyecto de cogeneración (kcal/año) Compras de combustible con proyecto de cogeneración (kcal/año) Valor combustible ($/kcal) Factores de emisión sistema eléctrico (ton CO2/kWh) Factores de emisión del combustible (ton CO2/kcal) El ahorro económico del proyecto será la diferencia de los gastos sin proyecto de cogeneración y los gastos con proyecto de cogeneración. Con la información de inversión, costos operacionales anuales y ahorros anuales se podrán obtener los principales indicadores económicos: VAN y TIR. Con la información de factores de emisión y la información de consumo de combustible con y sin proyecto de cogeneración se podrá estimar la reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero. Análisis de brechas técnicas y normativas Se recomienda revisar la sección de normativa aplicable a proyectos de cogeneración. Además de las brechas normativas, deberán revisarse otras brechas que deberá enfrentar el proyecto de cogeneración para su implementación exitosa. Entre las brechas a considerar es posible mencionar: Requerimientos técnicos para una implementación y operación exitosa. (por ejemplo: mejoras de infraestructura, procedimientos de mantención, realización de capacitaciones necesarias, etc.) Requerimientos organizacionales para una implementación y operación exitosa (por ejemplo: establecimiento de responsabilidades de operación, establecimiento de cadenas de monitoreo y verificación, etc.) Brechas / obstáculos técnicos y organizacionales para la implementación que deben ser abordados Identificación y planificación de actividades pertinentes que permitan superar las brechas identificadas Necesidad de análisis más detallado o necesidades de elaboración de anteproyectos para recomendaciones que lo requieran. 6

7 Decisión final Si el proyecto resulta rentable y viable, se recomienda pasar a la etapa siguiente de Evaluación de la factibilidad. 7

8 Checklist de la evaluación de la prefactibilidad de cogenerar A continuación se indican los requerimientos que permiten desarrollar a cabalidad esta etapa: Calificación del potencial Proyección de producción de la planta Levantamiento de los equipos y sistemas de abastecimiento existentes de la empresa beneficiaria Recopilación de información sobre la situación actual de abastecimiento energético (potencias instaladas, demandas de electricidad, vapor, agua caliente, refrigeración y combustible) Identificación recursos energéticos disponibles (convencionales y renovables) Caracterización de los requerimientos energéticos de la planta. Elaboración balances de energía (térmicos y eléctricos) Caracterización del consumo de energía (equipos, horas de uso, cargas bases y cargas máximas) Elaboración perfil de demanda anual (térmico y eléctrico) Identificación condiciones macro para la elaboración de un proyecto de cogeneración Identificación información faltante Caracterización y descripción del proyecto de cogeneración (dimensionamiento, estrategias, diagramas de flujo y restricciones) Definición de alternativas y sus características Simulación de posibles configuraciones Evaluación técnico económica de las alternativas Elección mejor alternativa Ingeniería conceptual Evaluación económica alternativa seleccionada (costos, beneficios y flujos de caja) Análisis de permisos y marco regulatorio Análisis de brechas Plan de Implementación 8

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