Congreso Regional de Energía ASI El Salvador Soluciones de Generación para la Industria. Omar Laredo

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1 Congreso Regional de Energía ASI El Salvador Soluciones de Generación para la Industria Omar Laredo siemens.com/gasturbines Aug 2017

2 Contenido 1. Introducción Cogeneración y sus ventajas 2. Tecnologías Aplicables Turbinas de Vapor Turbinas de Gas 3. Esquemas de Cogeneración Con turbinas de vapor Con turbinas de gas Ciclo Combinado 4. Estudio de Factibilidad Estudio Técnico Estudio Económico 5. Flexibilidad de Combustibles 6.- Referencias Page 2

3 Cogeneración La cogeneracion es la producción secuencial de energía térmica útil y energía eléctrica y/o mecánica, a partir de una sola fuente energética. BENEFICIOS Alta eficiencia global Localizado cerca de los centros de consumo Ahorros económicos en facturación energética para el usuario Ahorros y optimización de combustibles primarios Reducción de emisiones contaminantes Alta confiabilidad en la disponibilidad de energía eléctrica Reducción de las pérdidas de distribución Optimización del proceso industrial Page 3

4 Industrias con Potencial de Cogeneración Todas aquellas que necesiten energía térmica y eléctrica para su proceso: Pulpa y Papel Azúcar y Alcohol Química Petroquímica Metalurgia Alimenticia Maderera Minería Textiles Gas y Petroquímica Page 4

5 Tecnologías Aplicables (1) Turbinas de Vapor La turbina de vapor es parte del Ciclo Termodinámico conocido como Rankine. (Etapa de expansión/generación del trabajo útil). Por el tipo de exhausto, se clasifican en: -Turbinas a Condensación -Turbinas a Contrapresión Ambos tipos pueden tener extracciones o sangrados de vapor en las etapas intermedias, de los cuales se obtiene el vapor necesario en el proceso. Page 5

6 Sistema de Cogeneración Transformación de la Energía Caldera Combustibles - Solidos - Líquidos - Biomasa - Gaseosos Energía Térmica Alta presión Alta temperatura Alta entalpía Bajo volumen específico Turbina de Vapor Energía Mecánica Energía Térmica Baja presión Baja temperatura Baja entalpía Energía Eléctrica Generadores Accionamiento Mecánico Bombas Compresores Ventiladores Otros Alto volumen específico Page 6

7 Eficiencia (Sistema de Cogeneración) Flujo de energía en una planta de Extracción-Condensación Combustible η B = 50-90% η t = 70-85% η = 97% η = 90% Caldera Turbina Generador Energía Eléctrica Disponible Energía térmica Energía Mecánica Energía eléctrica Consumo interno Pérdidas Pérdidas por η = Energía térmica disponible + Energía eléctrica disponible Energía química disponible del combustible distribución Energía térmica Page 7

8 Tecnologías Aplicables (2) Turbinas de Gas El rendimiento de las turbinas de gas depende directamente de: La temperatura ambiente La elevación 60 % Las pérdidas La humedad relativa Combustible 40 % 100 % Fuel Page 8

9 Cogeneración con turbina de gas Se utiliza la energía del escape de la turbina de gas para fines témicos 10% Losses Heat Recovery Steam Generator (HRSG) Waste Heat Recovery Unit (WHRU) HRSG / WHRU 52% Heat 38 % Electric Power Page 9 100% Fuel

10 Ciclo Combinado Planta de Condensación Steam Turbine HRSG 12% 18% 15 C Gas Turbine 100% Fuel 38 % 32% Page 10

11 Tamaños de turbinas de acuerdo a las necesidades Performance at ISO Condition Heavy-duty gas turbines 50Hz SGT5-8000H SGT5-4000F SGT5-2000E 187 MW 307 MW 400 MW Industrial gas turbines Aeroderivative gas turbines 50Hz or 60Hz 60Hz SGT6-8000H SGT6-5000F SGT6-2000E Industrial Trent 60 SGT-800 SGT-750 SGT-700 Industrial RB211 SGT-600 SGT-500 SGT-400 SGT-300 SGT-200 SGT-100 Industrial 501-K 117 MW 53 to 66/54 to 62 MW 48 to 54 MW 38/39 MW 33/34 MW 27 to 32/28 to 34 MW 24/25 MW 19/19 MW 13 to 14/13 to 15 MW 8/8 MW to 9 MW 7/8 MW 5/6 MW 4 to 6 MW 242 MW 296 MW Power Generation / Mechanical Drive Page 11

12 Estudio de Factibilidad Estudio Técnico: Su objetivo es el encontrar el mejor esquema aplicable al proceso en cuestion. Se debe tener en cuenta que el sistema de cogeneración se debe adaptar al proceso y no viceversa. Estudio Económico: Estudio mediante el cual se determinan los costos de energía que se obtendrán con el sistema de cogeneración y así cuantificar los beneficios en términos economicos. Page 12

13 Requerimientos básicos para el estudio de factibilidad (1/2) Datos del proceso industrial Vapor Demanda de vapor Niveles de presión del vapor Temperatura del vapor Electricidad Agua de enfriamiento Consumo eléctrico Voltaje de acometida Punto de Interconexión Temperatura del agua Fuentes disponiles Flujo disponible Page 13

14 Requerimientos básicos para el estudio de factibilidad (2/2) Datos de planta Calderas Auto generación Horas de operacion anuales Tratamiento de agua Disponibilidad de combustible Costos Energía comprada a la red Exceso a vender a la red Combustible Agua tratada Vapor Tasa de interés Inflación Costo de oportunidad Aranceles Impuestos Page 14

15 Fuel Flexibility continuously improved Wide gas fuel specification for DLE Gas Fuel Constituents Max Comment 0% H 2 12% H 2 Methane, CH 4 mole % 100 Ethane, C 2 H 6 mole % 100* Propane, C 3 H 8 mole % 100* Butanes and heavier alkanes, C 4 + Hydrogen and carbon monoxide, H 2 + CO mole % 15 mole % 30* Inerts, N 2 /CO 2 mole % 50/40 *Certain conditions required above 30% Ethane level *Certain conditions required above 30% Propane level *Certain conditions required above 10% Hydrogen level 20% H 2 32% H 2 Single burner high pressure rig testing with increasing H2 content in Natural Gas Robust and Fuel Flexible Dual Fuel DLE system with on-line fuel changeover Page 15

16 Referencias de Plantas Turbina de Gas Ciclo Simple Planta con turbina de Gas, 17 MW Para Barbados Light & Power, Barbados Page 16

17 Referencias de Plantas Planta con Turbina de Vapor MNI Malaysia Combustoleo, 52MW, 240t/hr Page 17

18 Referencias de Plantas Cogeneración con Turbina de Gas GT10, 25 MW, planta de Cogeneración en la Cd. de Farmington, New Mexico, US. Page 18

19 Referencias de Plantas Ciclo Combinado / Cogeneración Planta de ciclo combinado / Cogeneración con PNEM en la cerveceria Heineken en s Hertogenbosch, Holanda Eficiencia = 33% + 11% + 40% = 84% Page 19

20 Referencias de Plantas carbón gas natural Caldera de lecho fluidizado 140 t/h 125 bar/535 C gas natural fuel oil Caldera respaldo/pico 60 t/h Calentamiento de agua de fábrica y distrito vapor condensado agua de enfriamiento 158 C G Turbogenerador extracción condensación G Estación reductora Torre de enfriamiento deaereador Planta condens. bomba Condensadores calentamiento de agua Generador de agua caliente Calor para fábrica Page 20 bomba Generador agua caliente 58 MW gas - fuel oil Calefacción municipal existente Planta con Turbina de Vapor Planta de Cogeneración en Fábrica de Automóviles con Calefacción Municipal - Turbogeneradores de Extr-Cond 2 x 44MWe, 2 x 70MWth. (Wolksburg, Alemania)

21 Gracias! Page 21

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