Poligeneración. Producción simultánea de agua y energía. Javier Uche. Fundación CIRCE

Transcripción

1 Poligeneración.. Producción n simultánea de agua y energía. Javier Uche.. Fundación n CIRCE

2 El binomio agua-energ energía Tradicionalmente las interacciones agua-energ energía se han visto de esta forma: el agua produce energía a eléctrica, y la producción n de agua requiere energía. La producción n de agua puede hacerse con EERR,, pero se demandan otros productos: : electricidad, calor y frío. Cuál l será el futuro sostenible del litoral mediterráneo, un área geográfica que demanda a la vez y cada vez más m s agua y energía a de forma conjunta y con una calidad de suministro adecuada. A A través s de Termodinámica mica y la integración n de procesos,, y de las características diferentes de ambos productos, podemos optimizar su producción n combinada. El objetivo final es ofrecer todos productos con el menor consumo energético primario, impacto ambiental y coste posible: línea de investigación n y desarrollo integración n agua-energ energía. 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 2

3 Desde Aragón y desde CIRCE hemos sido reticentes con el Trasvase del Ebro por razones técnicot cnico-científicas Trasvase del Ebro construcción operación Derribo: 0% ACV del Trasvase y la desalación en España OI 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 3

4 hay soluciones para el Mediterráneo Poligeneración:: sistema de (auto)abastecimiento( sostenible para suministro de agua y energía a (calor y frío) de calidad para un municipio, edificio, hotel o industria. Permite la reducción n de emisiones de CO 2 y NO x con respecto a las producciones individualizadas de dichas demandas. Puede apoyarse en energías renovables para reducir el uso de energía a primaria convencional. Como SA, minimizan los impactos generados por el tendido de redes eléctricas en zonas especialmente sensibles (archipiélagos). Como SR, mejoran la calidad de la red y disminuye la necesidad de d grandes unidades de generación: n: generación distribuida de electricidad, (calor, frío) y agua. 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 4

5 Poligeneración: Mix detecnologías Producción n de energía a eléctrica ctrica: : TV, TG, CC, Pilas Combustible, EERR: E, S, B. Producción n de calor: : Intercambiadores, calderas, CS. Producción n de frío: : Compresión n vapor, Ciclos absorción Producción n de agua desalada: : MSF, MED, OI, ED, CV. Reutilización de aguas: FQ, MF, UF, NF, OI, MBR. La La elección de la configuración n depende del Ratio W/Q, tamaño, demandas, simultaneidad 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 5

6 Poligeneración: : un ejemplo (hotel mediterráneo) CIRCE: coordinador del proyecto europeo IP-POLYMED DE 10,4 M de presupuesto 4 estrellas 468 habitaciones: 2 edificios Nuevo hotel en construcción Zona templada (calefacción) Alta ocupación anual 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 6

7 Poligeneración: : Esquema general de la planta piloto Bought electrical energy RO plant Sold electrical energy NG supply internal combustion engine Hotel electrical demand Absorption plant Refrigerating machine NG supply DHW boiler Oil HX Cooling water HX Exhaust HX Hotel cooling demand Heat recovery system heating boiler NG supply Solar system Hotel heating demand Hotel DHW demand 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 7

8 Índices de AEP y red. CO 2 en la planta piloto Sin pérdidasp transporte 0,5 0,4 Índices AEP y reducción CO2 actual configuration 100 added rooms 0,3 0,2 0,1 0 January February March April May June July month August September October November December 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 8

9 Análisis económico de la planta piloto El cálculo c económico es difícil teniendo en cuenta un sistema multiproducto: : para ello el análisis exergético tico-termoeconómicomico es muy válido v (1ª columna). La 2ª 2 columna es a partir del suministro convencional Sin costes CO 2 Esquema poligeneración Producción convencional Electricidad [ /kwh] 0,045 0,054 Agua desalada [ /m 3 ] 0,388 1,113 Frío [ /kwh] 0,752 > 0,280 Calefacción [ /kwh] 0,165 > 0,220 ACS [ /m 3 ] 0,629 > 1,215 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 9

10 Mejora en plantas duales del Golfo PérsicoP Dichas plantas tienen un elevado margen de mejora con el Análisis Termoeconómico mico (costes, diagnóstico, optimización) PP 6 unidades en paralelo: 122/147 MWe de potencia T/h agua desalada. Gestión individualizada: : ERROR MSF Proyecto de investigación con ICWES: International Centre for Water and Energy Systems (UAE) 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 10

11 Diseño o de plantas duales El adecuado diseño o de una planta dual es fundamental para el desarrollo sostenible de zonas de escasez hídrica. h Una herramienta informática universal que permita el desarrollo y evaluación n de formas de operación n de una planta es una demanda de ICWES: Bblocks. 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 11

12 y volviendo a Europa y la DMA Una Una nueva interacción agua-energ energía a es valorar el recurso natural agua desde el punto de vista de su energía útil contenida (exerg( exergía). La La finalidad de esta metodología a es computar los costes ambientales en la DMA (artículo 9): C total =C servicios +C ambiental +C oportunidad El El objetivo es pues valorar el CA a través s del coste físico f (exergético)) de su reposición n en la cantidad y calidad en que se encontraban (buen estado ecológico de las aguas). Proyecto Proyecto de investigación n con la ACA (Cataluña) a): aplicación n a las CIC y CCE con sus redes de medición. 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 12

13 Conclusiones/reflexiones al caso Español La producción n combinada e integrada de agua y energía es una nueva línea l de investigación n fascinante, necesaria y puntera en Aragón n (CIRCE). La rentabilidad energética es clara: siempre reduce emisiones y EP con respecto a suministro individual, más m s si se añaden a aden EERR, gracias a la integración n de procesos y la Termo-econom economía. La rentabilidad económica depende de los precios relativos gas, agua, electricidad (* Proyecto SAVE Choose de la UE). La optimización del sistema es doble: energética y económica. Deberían acercarse lo más m s posible. El marco legal afecta fuertemente a la rentabilidad de los resultados: la venta del agua en España. a. 15/12/2006 Cámara de Zaragoza. IV Simposium sobre Sostenibilidad: Energías. 13