CENTRALES DE GENERACIÓN A GAS MEJOR EFICENCIA Y FLEXIBILIDAD OPERATIVA. 14 Conferencia Anual Energía Platts. México

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1 CENTRALES DE GENERACIÓN A GAS MEJOR EFICENCIA Y FLEXIBILIDAD OPERATIVA 14 Conferencia Anual Energía Platts México Noviembre 9, 2010

2 Wärtsilä Plantas de Potencia PROVEEDOR LIDER CENTRALES DE ENERGÍA FLEXIBLES PARA GENERACIÓN DISTRIBUIDA* *Centrales generadoras de energía eléctrica, MW

3 BENEFICIOS GENERACIÓN DISTRIBUIDA (GD) En estructura de la industria eléctrica, el crecimiento de la demanda se puede satisfacer de dos modos: Instalando generación central convencional y ampliando las redes de transmisión o Instalando GD GD Fuente de generación cercana al punto o zona de consumo GD ha disminuido costos de inversión y operativos GD se construyen en forma estándar y se instalan en forma modular Menor: inversión, costos operativos y mantenimiento de redes de transmisión Evita requerimientos de derechos de paso Reducción de las pérdidas en las redes de distribución y de transmisión Incremento en la confiabilidad en el suministro de energía eléctrica Control de energía reactiva y regulación de tensión en la red de distribución Generación de energía limpia a partir de fuentes renovables Liberación de capacidad en las líneas de transmisión Aumento en la confiabilidad por reforzar la capacidad de transmisión y transformación del sistema Fuente: COPAR 2007, Apéndice E.

4 Mercados principales y soluciones Power plants Generación flexible carga base Estabilidad de redes y demanda Auto abastecimiento Industrial Co- generación Industria Petróleo y gas Bombeo y compresión

5 Centrales térmicas flexibles de alta eficiencia Generación de energía eléctrica mediante grupos motogeneradores Centrales con capacidades desde 1 a mas de 400 MW Combustibles: gas natural, líquidos, duales

6 Capacidad suministrada combustibles Capacidad entregada a la fecha: 45,185 MW MW 3500 Norte, Cetro América & Caribe MW Sur América MW Europa MW Medio Oriente MW África MW Asia MW DUAL Gas- HFO-LFO 2000 HFO/EMUL CRUDO GAS 500 LFO Diesel HFO Combustóleo HFO GAS LBF CRUDO DUAL LFO HFO/EMUL

7 Generación de energía Wärtsilä Beneficios Rápida entrega de carga, ~10 min Capacidad total de planta a elevadas altitudes y temperaturas Elevada eficiencia a cargas parciales = menores emisiones Generación cerca del punto de consumo Mínimo consumo de agua Eficiencia eléctrica hasta 46 % aun bajo cargas parciales Opciones para Cogeneración Excelente disponibilidad de planta y reducción de capacidad de respaldo diseño flexible y modular Bajos requerimientos de presión de gas Posibilidad de incremento gradual de capacidad

8 Eficiencia, generación térmica en ciclo simple Eficiencia térmica = Energía mecánica / Energía suministrada como combustible Elevada eficiencia = Eficiencia. % 60 Menores costos de generación Menor consumo de combustible Menor nivel de emisiones Diesel Otto Turbo Gas Térmica Conv. Combustibles Combustibles Vapor Diesel Carbón, Biomasa Líquidos Gaseosos Gaseosos Combustóleo

9 Curvas típicas Motores Wärtsilä ofrecen potencia estable y alto rendimiento en un amplio rango de temperatura ambiente

10 Curvas típicas Motores Wärtsilä ofrecen potencia estable y alto rendimiento a elevadas altitudes

11 Eficiencia de planta a carga parcial La central de potencia modular permite una elevada eficiencia eléctrica en cualquier rango de potencia de planta Bajo incremento o reducción de potencia, la eficiencia eléctrica se mantiene en rangos superiores al 40% Menor capacidad de respaldo

12 Interacción con el medio ambiente Emisiones típicas de CO 2 para diferentes tecnologías de generación de energía Emisiones de CO 2 en g/kwh 44% menos emisiones de CO 2 Plantas de vapor Ciclo Rankine Carbón o Bunker Turbinas combustión Ciclo Simple Gas Natural Motor de combustión Int. Ciclo Simple Turbinas combustión Ciclo Simple Diesel Motor de combustión Int. Ciclo Simple Combustible emulsificado Motor de combustión Int. Ciclo Simple Gas Natural

13 Nuevo Wärtsilä 18V50SG, motor a gas 100% Nuevo con sólidas bases Nueva potencia, > 18.7 MW Nueva eficiencia 46.2% Eficiencia eléctrica a terminales de generador, 0% tolerancia Probada tecnología Wärtsilä 18V46 and 18V50DF Mas de 10 GW instalados Estado del arte motor a gas Wärtsilä 34SG Mas de 5 GW instalados

14 Wärtsilä 18V50SG, eficiencia de planta G Motor a la flecha 5% tolerancia Terminales Generador 5% tolerancia Terminales Generador 0% tolerancia Bus de Planta Lado Med. Voltaje 0% tolerancia - Aux cons. Interconexián de Planta Lado Alto Voltaje 0% tolerancia - Pérdidas transformación SCGE 0-40 C Air <200 masl MN >90 49,9% 7214 kj/kwh 48,6% 7407 kj/kwh pf = ,2 % 7781 kj/kwh pf = ,1 % 7815 kj/kwh Pf = ,8 % 7854 kj/kwh pf = 1.0 Ciclo Simple (Enf. Radiator ) Seco Ciclo Combinado Motor a Gas 315 MW 25 C Air, <200 masl, MN>90 RH 30% 50,2 % 7171 kj/kwh Pf = % 7200 kj/kwh pf = 1.0 Ciclo Combinado Seco (Motores) Torre enf, cond. Vapor p. turbina Valores típicos para 16 x W18V50SG, un nivel de presión de vapor a 15 bar/340 C Motores enfriados por radiadores bajo nivel de ruido (seco). Ciclo Combinado c. torre de enfriamiento. Valores garantizados en función de condiciones del sitio, configuración y equipo seleccionado

15 18V50SG Ciclo simple, arranque y carga rpm minutos desde orden de arranque a plena carga Carga (< 9 min.) Sincrinización (<5s) Aceleración (25s) Carga % Segundos Prelubricación (30s) rpm Carga Motor pre calentado HOT STANDBY, ( Circuito de agua enf. >70 C)

16 315 MW Wärtsilä CC vs. 350 MW GE 9171E % Potencia y eficiencia como función de la temperatura ambiente Load % MW 351 MW 315 MW 315 MW Ambient Wärtsilä, Eficiencia % Wärtsilä, Potencia Temperature C 100% potencia plena a temperatura ambiente 25 C, 200 masl CCGT, Eficiencia % CCGT, Potencia

17 Modularidad y Escalabilidad Step Modular wise construction investment En etapas

18 Modularidad y Escalabilidad O simplemente en una fase 18 September 2010 UTILITY SUMMIT IZMIR

19 Lo que wartsila WÄRTSILÄ ofrece a sus clientes! 100% CARGA Energy Efficiency h=50% BAJA CARGA MN> 65 Flexibilidad Rápido Arranque GN Fuel Flexibility Operational Flexibility 10min LNG Paro & Reinicio

20 Flexibilidad Operacional Vs. Eficiencia Energética Eficiencia Eléctrica 50% CCGT s Wärtsilä CC Wärtsilä SC 40% Carbón Aero- GT s Nuclear 30% Industrial GT s Tiempo de Arranque Rampa de carga Operación a carga parcial Flexibilidad Baja Media Alta Plantas de potencia a Vapor Ciclo Simple Motores Reciprocantes

21 Por que la flexibilidad es importante para el sistema? Carga Intermedia Variaciones normales de carga en función a necesidades del consumidor Incremento de capacidad eólica y solar generan variaciones repentinas e importantes variaciones de carga Buena planta intermedia Rápido arranque, paro y reinicio. Seguimiento perfil de demanda Alta efiencia a carga plena y parcial Buen rendimiento a condiciones de alta y baja temperatura Competitiva en Carga Base Demanda % VARIACION DIARIA DE DEMANDA Regulación Plantas Carga Intermedia Plantas Carga base Hour

22 Despacho de demanda máxima del Sistema Interconectado Potencial remplazo de mas de 5,000 MWe de capacidad intermedia y pico por centrales de mayor eficiencia > 44% Reducción de emisiones de CO2 η = 44 50% Vapor, η = 30 38% Turbogás, η = 30 40% Fuente: CFE, Dirección de Operación, CENACE, T&D Power Mex 2004.

23 Remplazo capacidad térmica intermedia y máxima Ejercicio hipotético: Premisas. A) Demanda potencia térmica intermedia y máxima: 5,000 MW B) Generación térmica intermedia y punta: 5000 MW x 3000 hr/año = 15,000,000 MWh/año C) Generación térmica intermedia y punta Turbogás: 1000 MW x 3000 hr/año = 3,000,000 MWh/año D) Generación térmica intermedia y punta Térmica convencional: 4000 MW x 3000 hr/año = 12,000,000 MWh/año E) Precio público combustibles (HHV): Gas natural 4.5 US/MMBtu Combustóleo 5.74 Mx$/lt = US/MMBtu Diesel 7.58 Mx$/lt = 15.3 US/MMBtu F) Consumo térmico unitario (Ciclo simple, HHV) : Wärtsilä 45.8% = 8,200 MMBtu/kWh Turbogás y Termoeléctrica convencional 35% = 10,283 MMBtu/kWh G ) Emisiones CO2: Wärtsilä 450 gr/kwh = 0,45 Ton/MWh Turbogás (diesel) 750 gr/kwh = 0.75 Ton/Mwh Termoeléctrica convencional 800 gr/kwh = 0.80 Ton/MWh

24 Remplazo capacidad térmica intermedia y máxima Resultados hipotéticos: A) Costos específicos generación, componente combustible Turbogás (diesel): Térmica convencional: Reiprocante a gas: US/MWh US/MWh US/MWh B) Costo generación perfil actual, componente combustible Turbogás (diesel): Térmica convencional: Total: 471,990, US$ Año 1,436,400, US$ Año 1,908,390, US$ Año C) Costo generación perfil actual, componente combustible Reciprocante a gas: 553,550, US$/Año D) Ahorro anual: 1,354,840, US$/Año

25 Remplazo capacidad térmica intermedia y máxima Resultados hipotéticos: Reducción de emisiones CO2 B) Generación CO2, perfil actual Turbogás (diesel): Térmica convencional: Total: 2,250, Ton/Año 9,600, Ton/Año 11,850, Ton/Año C) Generación CO2, perfil actual Reciprocante a gas: 6,750, Ton/Año D) Emisiones evitadas CO: 5,100, Ton/Año

26 Propulsión DF- Eléctrica Wärtsilä / LNG Centrales de generación de energía a gas

27 Componentes criogénicos principales LNG

28 LNG viable solo para economías de gran escala? Coastal LNG carrier: Pioneer Knutsen, 1100 m3 LNG Satellite terminal LNG fuelling station LNG LNG truck

29 LNG viable solo para economías de gran escala? LNG

30 Tanque almacenamiento LNG 30,000 m3 LNG

31 Almacenamiento seguro en zonas de alta sismisidad LNG

32 Referencias País / Sitio: Nombre: Estados Unidos de Norte América / Nursery Texas STEC Año: 2010 Potencia total: 202 MW Configuración: 24 x W20V34SG Combustible: Gas Natural Aspectos relevantes: condiciones extremas: temperatura, aridez

33 Referencias País / Sitio: Nombre: Estados Unidos de Norte América / Denver, Colorado Plains End Año: Potencia total: 230 MW Configuración: Combustible: 20 x W20V34SG 14 x W20V34SG Gas Natural Aspectos relevantes: condiciones extremas: temperatura, aridez, 1800 m

34 Referencias País / Sitio: Estados Unidos de Norte América / McCarren, Nevada Nombre: Barrik Gold (Western 102) Propietario: Barrik Goldstrike Mines, Inc Año: 2004 Potencia total: 118 MW Configuración: 14 x W20V34SG Combustible: Gas Natural Aspectos relevantes: condiciones extremas: altitud, temperatura, aridez

35 Referencias, plantas a gas Wärtsilä 18x 18V50DF, 300 MW Dual Fuel, Sangachal Centrales de generación de energía a gas

36 Presentation name / Author WÄRTSILÄ CORPORATION Power plants