ESTRATEGIAS ENERGÉTICAS PARA REDUCIR LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN EN LA INDUSTRIA

Transcripción

1 ESTRATEGIAS ENERGÉTICAS PARA REDUCIR LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN EN LA INDUSTRIA Manuel Fernández Montiel Instituto de Investigaciones Eléctricas Agosto 2014

2 Contenido Antecedentes Norma ISO : 2011 Cogeneración caso de eficiencia energética Beneficios Consideraciones para selección del esquema Ejemplo Comentarios y conclusiones

3 Antecedentes La eficiencia energética, en el marco del Plan Nacional de Desarrollo , es un tema de la mayor importancia (política de estado). Normativa internacional: ISO 50001:2011 Energy management systems Requirements with guidance for use La aplicación global contribuirá a una mayor disponibilidad de energía, mejora de competitividad y a un impacto positivo sobre el cambio climático (sistema de gestión) La SENER a través de la CONUEE, publicó el Protocolo de Actividades para la implementación de acciones de eficiencia energética en inmuebles, flotas vehiculares e instalaciones de la Administración Pública Federal (APF). El Protocolo tiene como objetivo establecer un proceso de mejora continua para fomentar la eficiencia energética en la APF. Se basa en la ISO 5001:2011

4 Norma Internacional ISO : 2011 La gestión de la energía se basa en los procesos de mejora continua: Planear: Establecer la línea base, los indicadores de comportamiento energético, objetivos, metas y planes de acción, con la intención de alcanzar los resultados de mejora energética alineados con la política energética de una organización Ejecutar: Llevar a la práctica los planes de acción para la gestión de la energía Revisar: Los Procesos de monitoreo y medición, así como las características de operación claves que determinan el comportamiento energético y comparar con la política energética y sus objetivos Actuar: Tomar acciones para que continuamente se mejore el desempeño energético, así como el Sistema de Gestión de la Energía

5 Norma Internacional ISO : 2011 Sistema de gestión de la energía

6 Estrategia para optimización de la energía Identificar necesidades energéticas Realizar benchmark energético

7 Estrategia para optimización de la energía Identificar necesidades energéticas Realizar benchmark energético

8 Estrategia para optimización de la energía Identificar necesidades energéticas Verificación de acuerdo a ISO Realizar benchmark energético Implementación de n propuestas Propuestas para optimizar la energía térmica (si se requiere) Propuestas de optimización energética de los procesos industriales Propuestas para optimizar la energía eléctrica

9 Ejemplos donde aplicar sistemas para gestión de la energía Energía eléctrica y térmica Industria química Industria cementera Ingenios azucareros Refinerías de petróleo Centros procesadores de gas Grandes centros de compresión Centros criogénicos Siderúrgicas Cerveceras Papeleras Energía eléctrica Grandes comercios y centros comerciales Refinadoras de acero

10 Cogeneración Caso de eficiencia energética Qué es la cogeneración? Es la producción simultánea de energía eléctrica (y/o mecánica) y de energía térmica aprovechables para los procesos industriales a partir de una misma fuente (son casos de Eficiencia Energética) BENEFICIOS Para los usuarios Mayor disponibilidad y confiabilidad del suministro eléctrico Calidad de la energía de acuerdo a los requerimientos del usuario Disminución de la factura energética Al sector eléctrico y a la CFE Diferimiento de inversiones Disminución de pérdidas eléctricas A nivel nacional Ahorro de s (energía primaria) Disminución de los gases de efecto invernadero Desarrollo regional

11 Ejemplo - Situación actual Turbinas de Vapor (TV) para accionamiento de compresores (grandes consumidores de vapor) 2 4 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP Sistema de suministro vapor y energía eléctrica a un complejo industrial EE al Complejo Tiros forzados Vapor BP 2 Vapor AMP 2 TGV Red de CFE S.E.

12 Ejemplo - Situación actual 2 Calderas proporcionan VMP al complejo 4 Calderas proporcionan VAP al complejo Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP Planta de fuerza genera la EE del complejo con Tecnología de baja eficiencia EE al Complejo Tiros forzados Vapor BP 2 No hay excedentes de EE Vapor AMP 2 TGV La conexión a CFE es para respaldo Red de CFE S.E.

13 Pasos recomendados en el proyecto de cogeneración Identificar necesidades energéticas Seguimiento del proyecto de acuerdo a ISO Ejecución del proyecto si Factibilidad económica no si Realizar benchmark energético Definir características de sistemas auxiliares Estudio de viabilidad técnica: Disponibilidad de s Restricciones de espacio Distancia a transmitir energía térmica Sistema eléctrico no Propuestas de optimización energética de los procesos industriales Definir características de la planta de cogeneración

14 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo - Situación actual Mapa energético del centro consumidor Tecnologías: Ciclo Rankin para EE Calderas para VAP y VMP Calor útil (MWt) Requerimientos de vapor y EE del complejo, antes de la optimización de los procesos

15 Ejemplo - Situación actual Optimización de los procesos en el complejo, por ejemplo: Distribución de energía eléctrica Iluminación Calentamiento Secado Desalación Bombeo de líquidos Compresión de aire (otros sistemas de compresión se verán después) Limpieza de gases Hornos Generación de energía eléctrica Generación de energía térmica Otras condiciones: Se requiere contar con excedentes eléctricos para venta a otros usuarios o para autoconsumo

16 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo - Situación actual Mapa energético del centro consumidor Calor útil (MWt) Requerimientos de vapor y EE del complejo, antes de la optimización de los procesos Requerimientos de vapor y EE del complejo, después de la optimización de los procesos

17 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo - Situación actual Mapa energético del centro consumidor Calor útil (MWt) Requerimientos de vapor y EE del complejo, después de la optimización de los procesos

18 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo - Situación actual Mapa energético del centro consumidor Calor útil (MWt) Tecnologías: Ciclo Rankin para EE Calderas para VAP y VMP Requerimientos de vapor y EE del complejo, después de la optimización de los procesos

19 Energía eléctrica (MWe) Consideraciones para selección de un esquema de cogeneración Benchmark de nuevas tecnologías Calor a generar por sistema auxiliar A Mapa energético del centro consumidor D B Tecnología 1 Calor útil (MWt) Excedentes de calor a disipar Exportación de electricidad C Importación de electricidad Tecnología 2 Situación del centro consumidor con procesos optimizados

20 Ejemplo Integración planta de cogeneración 2 4 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP Acciones para mejorar eficiencia energética del complejo 1. Cambiar la tecnología para generación de vapor y EE De Ciclo Rankin EE al Complejo Tiros forzados Vapor BP 2 Vapor AMP 2 TGV Red de CFE S.E.

21 Ejemplo Integración planta de cogeneración 2 3 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP 2 HRSG EE al Complejo 2 TG A ciclo con Turbogenerador de Gas y Recuperador de Calor (TG + HRSG) El turbogenerador de gas proporciona EE al complejo y el excedente se entrega a la red (por ejemplo a una sociedad de autoabasto u otros grandes usuarios) Las TV de los compresores cierran el ciclo de vapor (equivalente a un ciclo combinado) Vapor BP Red de CFE S.E.

22 Ejemplo Integración planta de cogeneración 2 3 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP 2 HRSG EE al Complejo 2 TG Vapor BP Red de CFE El VAP lo proporcionan los Recuperadores de Calor de los Turbogeneradores de Gas y 3 de VAP (disminuyen de 4 a 3) Se eliminan las de VMP S.E.

23 Ejemplo Integración planta de cogeneración 3 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP 2 HRSG EE al Complejo 2 TG El VMP que haga falta, se proporcionará mediante una estación reductora Vapor BP Red de CFE S.E.

24 Ejemplo Integración planta de cogeneración 3 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP 2 HRSG EE al Complejo 2 TG Vapor BP Red de CFE Con todas estas adaptaciones se logra: 1. Reducir el consumo de del complejo 2. Mejorar la eficiencia global del complejo 3. Contar con EE excedente para entregar a la red de CFE 4. La EE excedente puede ser aprovechada por una sociedad de autoconsumo o vendida a otros grandes usuarios S.E.

25 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo Integración planta de cogeneración Nuevo mapa energético con cogeneración Suministro de vapor y EE por el sistema de cogeneración TG + HRSG Calor a generar por Calderas Calor útil (MWt) Exportación de electricidad Requerimientos de vapor y EE del complejo

26 Ejemplo Acción adicional de eficiencia energética 2 Vapor AP Acc 1 Acc 2 Acc 3 Vapor MP 2 HRSG EE al Complejo 2 TG Sustituir algunos de los accionadores que operan con vapor por motores eléctricos de alta eficiencia Se reduce la exportación de EE Otro Incremento de la eficiencia global del complejo Vapor BP Red de CFE S.E.

27 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo Integración planta de cogeneración Nuevo mapa energético con cogeneración Suministro de vapor y EE por el sistema de cogeneración TG + HRSG Calor a generar por Calderas Calor útil (MWt) Exportación de electricidad Requerimientos originales de vapor y EE del complejo

28 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo Integración planta de cogeneración Nuevo mapa energético con cogeneración + sustitución de TV para accionamiento Suministro de vapor y EE por el sistema de cogeneración TG + HRSG Calor a generar por Calderas Calor útil (MWt) Exportación de electricidad Requerimientos originales de vapor y EE del complejo Nuevos requerimientos de vapor y EE del complejo

29 Energía eléctrica (MWe) Ejemplo Integración planta de cogeneración Nuevo mapa energético con cogeneración + sustitución de TV para accionamiento Suministro de vapor y EE por el sistema de cogeneración TG + HRSG Calor a generar por Calderas Calor útil (MWt) Exportación de electricidad Nuevos requerimientos de vapor y EE del complejo

30 Comentarios y conclusiones Es importante tener la referencia del consumo energético de cualquier instalación a partir de un diagnóstico Optimizar primero los procesos industriales (térmicos y eléctricos) para luego dimensionar adecuadamente otros proyectos de ahorro de energía como podría ser una planta de cogeneración Se debe considerar el grado de autosuficiencia eléctrica o térmica para el modelo de negocios de cualquier proyecto de eficiencia energética La energía mecánica equivalente de los gases de combustión de una turbina de gas (TG) en sistemas de cogeneración eficiente fluctúa entre un 40 y un 50% de la energía útil de la TG

31 Gracias por su atención Ing. Manuel Fernández Montiel Gerencia de Comercialización y Desarrollo de Negocios mffm@iie.org.mx