JORNADA: EFICIENCIA ENERGÉTICA: UN CAMINO EN EL AHORRO Y LA MEJORA DE LA COMPETITIVIDAD EN LA INDUSTRIA Y LA ADMINISTRACIÓN.

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1 JORNADA: EFICIENCIA ENERGÉTICA: UN CAMINO EN EL AHORRO Y LA MEJORA DE LA COMPETITIVIDAD EN LA INDUSTRIA Y LA ADMINISTRACIÓN. Federación de Empresarios de La Rioja. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN PROCESOS INDUSTRIALES Logroño, 31 Marzo 2011

2 INDICE: 1.- OBJETIVO 2.- INTRODUCCIÓN 3.- METODOLOGÍA 4.- EQUIPOS O INSTALACIONES DE INTERÉS 5.- EQUIPOS Y ELEMENTOS QUE AUMENTAN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA 6.- CLAVES PARA IDENTIFICAR AHORROS POTENCIALES 7.- APROVECHAMIENTO DE CALORES RESIDUALES 8.- GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE CALORES RESIDUALES 9.- SECTORES CON MAYOR POTENCIAL DE AHORRO ENERGÉTICO 10.- CONCLUSIONES

3 1.- OBJETIVO El objetivo de la eficiencia energética no es otro que hacer un consumo responsable de la energía, producir lo mismo pero con una menor cantidad de energía.

4 2.- INTRODUCCIÓN En muchos procesos industriales la energía consumida es muy superior a la energía mínima necesaria, bien por un deficiente diseño del proceso, una inadecuada elección de los equipos o equipos obsoletos, la falta de un correcto mantenimiento, aislamiento defectuoso, etc. Todas las previsiones apuntan a un incremento del coste de la energía, tanto la energía eléctrica como el gas natural y petróleo. En nuestro país, el precio de la electricidad no refleja el coste real de producción y distribución. A nivel de políticas europeas de eficiencia energética, el objetivo 20/20/20 marca un horizonte. La primera de las medidas a adoptar para reducir el consumo es la racionalización del consumo actual, es decir, la mejora de la eficiencia energética. Se cifra en un tercio la energía consumida por la industria en Europa. En este sentido, en nuestro país existe un gran margen de mejora con respecto al resto de países europeos. La eficiencia energética implica un menor consumo por unidad producida, lo cual lleva aparejada una reducción tanto de costes económicos como de la producción de CO 2, con la consiguiente mejora medioambiental.

5 3.- METODOLOGÍA Medición de parámetros indicadores de consumo, a ser posible separado por proceso/equipo: Contador de gas, (caudalímetro), Contador de consumo eléctrico, Relación del consumo con la cantidad de producto fabricado. Comparación con datos estadísticos de consumos (kwh/ kg de producto) Propuesta de mejora de equipos. Estimación de costes y del retorno de la inversión a realizar (si es necesaria). Propuesta de cambios en el proceso. Nueva medición de los consumos. Verificación del ahorro obtenido y del período de retorno de la inversión realizada (si ha sido necesaria).

6 3.- METODOLOGÍA Realización de auditorías energéticas: Identifica los principales puntos de consumo. A mayor consumo, mayor ahorro potencial. Realización de balances energéticos. Realizado por personal externo permite identificar errores, evitar etapas del proceso de poca utilidad, etc. Es posible conseguir reducciones de consumo entre el 10 y 30% En procesos establecidos permite comparar datos de consumo de energía por unidad producida. Se revisan las tarifas de precios de electricidad, gas natural, etc en función del consumo. Permite identificar equipos obsoletos o de baja eficiencia (quemadores). Puntos a revisar en una auditoría energética (entre otros): iluminación, climatización, redes (analizador de redes), instalación de aire comprimido. Equipos de proceso. El IDAE subvenciona la realización de auditorías en un 75%.

7 4.- EQUIPOS O INSTALACIONES DE INTERÉS Aislamientos de hornos, calderas, conducciones de vapor, etc. Medición de temperaturas del sistema aislante, estado del aislamiento, etc. Empleo de cámara termográfica para identificar puntos fríos o calientes de la instalación.

8 4.- EQUIPOS O INSTALACIONES DE INTERÉS Hornos en stand-by: calcular cuándo es conveniente apagarlo y encenderlo o mantenerlo a la temperatura de trabajo (o a una temperatura menor). Quemadores de gas natural: Regulación de la relación aire (u oxígeno) y gas natural. Una regulación óptima, además de reducir el consumo permite disponer de una temperatura más elevada del gas calefactor (p.e. horno de crisol) y un menor tiempo de proceso de calentamiento. Medición del oxígeno en la salida de gases. Control de oxígeno (válido para quemadores nuevos). Empleo de economizadores para aprovechar el calor de los gases de salida de humos para precalentar el aire de combustión. Es importante saber el año de fabricación del quemador. Entre un quemador actual y uno con 20 años de vida puede haber una diferencia en la eficiencia del quemador del 3-5%. Cálculo del período de retorno de la inversión a realizar.

9 4.- EQUIPOS O INSTALACIONES DE INTERÉS Calderas (producción de vapor de agua, combustión de gases de proceso, etc). Empleo de economizadores para precalentar el aire de combustión. Mantenimiento preventivo (limpieza interior de calderas para eliminar incrustaciones, quemadores, etc). Hornos de proceso. Aislamientos. Precalentamiento de la carga con los gases de salida del proceso. Control de gases de combustión del quemador. Otros equipos: secadores, turbinas, instalaciones de cogeneración, etc.

10 5.- EQUIPOS Y ELEMENTOS QUE AUMENTAN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Quemadores de gas natural a de alto rendimiento, con aire precalentado y con control de oxígeno (hornos, calderas de vapor, etc) Motores eléctricos de alto rendimiento Empleo de variadores de velocidad en motores, bombas etc. Aislamiento de hornos, calderas, conducciones de vapor, etc. Sistemas de control que modifican de un modo dinámico las consignas de operación de los sistemas HVAC en edificios.

11 6.- CLAVES PARA IDENTIFICAR AHORROS POTENCIALES Potencia instalada, eléctrica y de gas natural Consumo (importe factura) Horas de trabajo anuales de la instalación Edad de los equipos (indicador de mejoras en la eficiencia) Estado de los aislamientos Quemadores: Análisis de gases de combustión, temperatura de gases. Elevadas temperaturas (material fundido) y grandes caudales de fluídos o de sólidos a temperatura elevada.

12 7.- APROVECHAMIENTO DE CALORES RESIDUALES Precalentamiento de fluídos con el calor sobrante de corrientes de otro proceso o de otra parte del proceso. Empleo de cambiadores de calor (temperaturas, caudales, limpieza de los fluídos, corrosividad, etc). Calderas (producción de vapor de agua, combustión de gases de proceso, etc). Distancias entre equipos/procesos. Datos fundamentales: temperatura, caudal de fluído a calentar/enfriar, horas de funcionamiento anuales (nº de turnos). Generación de electricidad a partir de calores residuales. Funcionan con un foco caliente y uno frío: Sistemas basados en tecnología de disco Stirling, Sistemas basados en tecnología ORC.

13 8.- GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE CALORES RESIDUALES Sistemas basados en tecnología de Disco Stirling Convierte la energía térmica en energía mecánica y ésta en energía eléctrica. Para obtener un rendimiento elevado (20-30%) hacen falta temperaturas como mínimo de 250 ºC y a ser posible 550 ºC. Se precisa además un foco frío. Se trabaja a elevadas presiones: bar Empleado a nivel experimental para sistemas solares de concentración. Ciclo Stirling o diagrama Presión vs Volumen:

14 8.- GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE CALORES RESIDUALES Sistemas basados en tecnología de Disco Stirling Motor Stirling acoplado a un concentrador solar Motor Stirling

15 8.- GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE CALORES RESIDUALES Sistemas basados en tecnología ORC (Organic Rankine Cycle) Precisa de un foco caliente y un foco frío. Foco caliente: agua a 150 ºC (5 bar de presión) calentada con calor residual del proceso: gases de combustión, material fundido, etc. También se puede emplear aceite térmico. Foco frío: agua de refrigeración (circuito con torre de refrigeración), óptimo a 30 ºC.

16 8.- GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE CALORES RESIDUALES Rendimiento eléctrico: 10-15% Vida estimada de los equipos: 20 años Equipos comerciales desde 220 kw hasta 2 MW (eléctricos). Necesidad de diseñar un cambiador de calor para transformar el calor residual de proceso en agua a 150 ºC. Traje a medida. Dificultad de disponer de un emplazamiento adecuado (falta de sitio en planta). Elevado coste de inversión. Períodos de retorno de la inversión: 4-5 años. Instalaciones comerciales para el aprovechamiento de calor geotérmico, generación de electricidad a partir de calderas de biomasa, incineración de R.S.U., etc. Más de 100 instalaciones en marcha en Europa.

17 9.- SECTORES CON MAYOR POTENCIAL DE AHORRO ENERGÉTICO Procesos en continuo que consumen grandes cantidades de gas o de electricidad: siderurgia, producción de cemento, fabricación de ladrillos y tejas, industria de alimentación (uso de vapor), industria química, etc.

18 10.- CONCLUSIONES Existe un potencial de ahorro energético importante en procesos industriales. El ahorro no siempre lleva emparejada una inversión en la instalación. El cambio de equipamiento o sistemas auxiliares puede ser un buen momento para plantearse la adquisición de equipos de mayor eficiencia energética. La realización de una auditoría energética permite detectar potenciales ahorros en el sistema productivo.

19 Gracias por su atención Patricio Aguirre Tecnalia Energía San Sebastián

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