Sistemas híbridos FV-Diesel para aplicaciones industriales Por qué tiene sentido combinar sistemas Diésel con FV? Diesel Genset

Transcripción

1 Sistemas híbridos FV-Diesel para aplicaciones industriales Por qué tiene sentido combinar sistemas Diésel con FV? + Diesel Genset FV Lima Mayo del 2014

2 Por qué se habla de hibridar los generadores Diésel con FV? El coste de un sistema FV se ha reducido en un 50% los últimos tres años. Ahora descubrimos nuevos modelos de negocio muy atractivos. - Conferencia Intersolar 2012 El precio del diésel llega a un nuevo récord. Se cree que el aumento tendrá un efecto en cadena sobre los precios de los alimentos. - Noticias de la BBC en UK Al adaptar nuestros grupos electrógenos Diésel convencionales a un sistema híbrido FV-Diésel, ahorramos hasta litros de combustible cada año. Esto realmente es un buen negocio para nuestra empresa. - Declaración de SMA sobre un proyecto PV-Diesel-Hybrid ( Instalación 1MWp PV-Diesel-Hybrid en una mina de Suráfrica) Fuente: SMA 2

3 Agenda El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido La solución de SMA para aplicaciones FV-Diesel-Híbridas Por qué SMA? 3

4 1 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido Por qué sistemas FV-Diesel-Híbridos? Coste electricidad ($/kwh) En los últimos 3 años, el coste de un sistema FV disminuyó >50% El coste del combustible para los generadores Diésel está en constante aumento Hoy Tiempo Las aplicaciones FV-Diésel proporcionan una buena oportunidad de negocio para Operadores y clientes finales de Generadores Los diferentes actores en el campo de los generadores en todo el mundo Los diferentes actores en el campo de la FV de todo el mundo Ya en la actualidad, se observa una ventaja de costes significativa de sistemas PV-Diesel-Híbridos en comparación con los sistemas tradicionales de generadores diesel. Esta diferencia será aún mayor en el futuro. Fuente: SMA 4

5 1 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido Las aplicaciones FV-Diesel-Híbridas cubren una amplia gama de usos Criterios de factibilidad de sistemas híbridos Aplicaciones FV-Híbridas Cantidad significativa de generadores (grupos electrógenos) de carga con base 24/7 El perfil de cargas coincide con el perfil diario de generación FV Suficiente espacio disponible para una instalación FV Tamaño del sistema FV > 0,3 MW Precio efectivo del Diésel 3 > 1 USD/litro para el operador del generador Diesel Responsabilidad del usuario final: obligación de reducir OpEx 1, emisiones CO 2, y/o deseo de invertir en soluciones verdes Compañias eléctricas/ PIE 2 (en redes aisladas/zonas con redes débiles ) Industrias en zonas remotas (p.e. minería, petróleo y gas, desalinización, agropecuaria) Agricultura de gran escala (p.e. sistemas de riego) Turismo (p.e. hoteles, resorts) Sector commercial (p.e. oficinas, almacenes) 8 Qué beneficios aporta un sistema FV-Diesel-Híbrido comparado con sólo un generador? 1. Operational Expenditures ( Costes operacionales) 2. Productor Independiente de Energia 3. Coste efectivo incluyendo transporte y almacenamiento del combustibles. Fuente: SMA 5

6 1 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido Sistemas FV-Diese-Híbridos ya son un negocio real en regiones de media irradiación y con costes de combustible > 0,8 USD/litro Tiempo de amortización (años) Producción específica según región kwh/kwp (e.g. Germany) 1200 kwh/kwp (e.g. Italy) 1500 kwh/kwp (e.g. India) 1800 kwh/kwp (e.g. Australia) 2100 kwh/kwp (sunniest spots worldwide) Umbral atractivo de inversión Coste del Diésel 1 (USD/l) Rango de volatilidad Coste actual efectivo de combustible Diesel para operadores de grupos electrógenos en zonas remotas 8 Dada la volatilidad del precio del Diésel y la evolución de los grupos, payback corto es crucial. 1. Costes efectivos en el punto de consumo incluidos costes de transporte y almacenamiento, etc. Supuestos: Planta FV 1 MW ; 100% de consumo de la potencia FV generada posible; CapEx=2,000 USD/kWp; OpEx= 2% de CapEx p.a.; Financiación FV con 30% fondos propios/70% crédito con tipos de interés al 7% y plazo a 5 años; Eficiencia del diesel :3.5 kwh/l (producción eléctrica neta ); CapEx y costes de mantenimiento del grupo diesel no incluidos, ya que la FV se considera un añadido y no una sustitución del diesel 7

7 1 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido La reducción del consumo de combustible en sistemas PV-Diésel puede conducir a importantes ahorros en grupos electrógenos Parámetros (caso base) Análisis DCF 2 El sistema está diseñado para que se aproveche toda la energía solar FV No hay aumentos anuales en el coste del combustible Tamaño de planta FV: 2 MWp Producción fotovoltaica: 1600 kwh/kwp año Ahorro efectivo 2 (Mio. USD) Retorno en 4 años Capital propio Deuda Coste sistema FV 1 : 2000 USD/kWp CapEx (+ OpEx 2% p.a.) Coste efectivo del Diésel: 1.30 USD/littro Eficiencia del generador: 3.5 kwh/litro Financiación FV: 30% fondos propios, 70% crédito (con 7% de interés y 5 años de amortización); Tasa de descuento para el flujo de caja : 8% Años El retorno en la inversión es de sólo 4 años. Después de 10 años, ahorro efectivo de 4 Mio USD. 1. Costes del sistema FV dependen significativamente del país y las especificaciones del proyecto 2. Flujos de caja descontados Fuente: Análisis SMA 8

8 2:36 3:36 4:36 5:36 6:36 7:36 8:36 9:36 10:36 11:36 12:36 13:36 14:36 15:36 16:36 17:36 18:36 19:36 20:36 21:36 22:36 23:36 Power (kw) 1 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido Los datos obtenidos se pueden analizar con gran resolución para certificar los ahorros de combustible La instalación híbrida es monitorizada Resultados diarios Sistema híbrido en una mina de Thabazimbi, Sudáfrica Carga media de 350 kw 300 kw de potencia FV activada 1440 kwh producidos con el campo FV 400 L de combusitible Diésel ahorrados en un sólo día La producción FV se adapta perfectamente al perfil de carga y los requerimientos del generador Energía producida durante el día P_Gen_AVG [kw] P_PV_AVG [kw] P_Load_AVG [kw] Datos cortesía de Cronimet Mining Power Solutions 61% 39% Fotovoltaica Generador Diésel 9

9 Agenda 1 2 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido La solución de SMA para aplicaciones FV-Diesel-Híbridas 3 Por qué SMA? 10

10 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Las cargas industriales en áreas remotas suelen ser alimentadas mediante generadores Diésel Consumo industrial Por ej.: Mineras, cementeras, industrias metálicas Cuadro eléctrico Incluye embarrados, control de generadores, etc. Generadores El principal componente en el suministro eléctrico

11 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA La integración de fotovoltaica es el primer paso para el ahorro en la solución híbrida FV-Díesel... Consumo Industrial Por ej.: Mineras, cementeras, industrias metálicas Inversor FV El corazón de la solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Módulos FV/BOS 1 Válido con cualquier tecnología de módulos Equipamiento SMA 1. Balance of System (p.e. cableados, estructura, etc) Cuadro Eléctrico Incluye embarrados, control de generarodres, etc. Generadores El principal componente en el suministro eléctrico

12 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA... pero una comunicación inteligente entre generador y FV se hace necesaria para el buen funcionamiento del sistema Consumo Industrial Por ej.: Mineras, cementeras, industrias metálicas Inversor FV El corazón de la solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Módulos FV/BOS 1 Válido para cualquier tecnología de módulos Interface Module Actúa como concentrador de datos y almacena los datos de los inversores Sunny Tripower PV Main Controller Module Monitoriza el estado de los generadores diesel y calcula la máxima integración de FV Data Acquisition Module Mide el consumo actual, tanto potencia activa como reactiva Equipamiento SMA 1. Balance of System (p.e. cableados, estructura, etc) Cuadro Eléctrico Incluye embarrados, control de generarodres, etc. Generadores El principal componente en el suministro eléctrico

13 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA La integración de almacenamiento sería el siguiente paso para incrementar la penetración FV Consumo Industrial Por ej.: Mineras, cementeras, industrias metálicas Inversor FV El corazón de la solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Módulos FV/BOS 1 Válido para cualquier tecnología de módulos Interface Module Actúa como concentrador de datos y almacena los datos de los inversores Sunny Tripower PV Main Controller Module Monitorizara el estado de los generadores diesel y calcula la máxima integración de FV Data Acquisition Module Mide el consumo actual, tanto potencia actica y reactiva Inversor de baterías (opcional 2, para incrementar la penetración FV) Equipamiento SMA Cuadro Eléctrico Incluye embarrados, control de generarodres, etc. 1. Balance of System (p.e. cableados, estructura, etc) 2. Disponible a finales 2013 Generadores El principal componente en el suministro eléctrico

14 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA El Fuel Save Controller introduce comunicación inteligente entre FV, los grupos electrógenos y las cargas 8 Con el Fuel Save Controller + inversores SMA, alcanzamos niveles de penetración FV de hasta el 60% 1 al mismo tiempo que garantizamos la estabilidad del sistema y un correcto funcionamiento del generador. 1. Ratio entre potencia FV instalada y potencia nominal de los grupos diesel 2. Considerando el nivel mínimo de carga del generador y suficiente reserva activa (spinning reserve) Fuente : Análisis SMA 15

15 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (1/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 0 kw 0 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 100 kw 0 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 100 kw kw 16

16 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (2/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 560 kw 200 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 300 kw 300 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 800 kw kw 17

17 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (3/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 560 kw 560 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 120 kw 120 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 800 kw kw 18

18 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (4/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 560 kw 560 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 240 kw 0 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV No hay suficiente reserva rodante con sólo un generador Source: SMA FSC10DAQ (Data acquisition) Loads 800 kw kw 19

19 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (5/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 420 kw 420 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 380 kw 0 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV Reduce la máxima potencia FV permitida para inducir el inicio del siguiente generador Source: SMA FSC10DAQ (Data acquisition) Loads 800 kw kw 20

20 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (6/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 420 kw 420 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 190 kw 190 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 800 kw kw 21

21 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (7/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 420 kw 80 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 360 kw 360 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 800 kw kw 22

22 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (8/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 420 kw 420 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 190 kw 190 kw Internal control bus 0 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 800 kw kw 23

23 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (9/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 590 kw 200 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 250 kw 250 kw Internal control bus 250 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads 950 kw kw 24

24 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Ejemplo de operación (10/10) PV Plant FSC10IFM (Interface Module) Potencia FV máxima permitida Generator power house FSC10CONT (PV Main controller) SCADA system Plant controller 640 kw 0 kw 800 kw STP and PV Diesel Gensets Genset controllers 330 kw 330 kw Internal control bus 340 kw Perfil de cargas e integración FV FSC10DAQ (Data acquisition) Source: SMA Loads kw kw 25

25 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA La solución de SMA permite una solución modular de FV Inversores FV Fuel Save Controller Inversores con batería Reserva Activa Diseño robusto probado en ambientes hostiles Alta tolerancia a amplios rangos de tensión y frecuencia Funciones de gestión de red integradas Hasta el 20% de penetración 1 FV Interfaz inteligente y rápida entre carga, generados y inversor Varios modos de operación Junto inversores de SMA: hasta el 60% de penetración 1 posible La integración de almacenamiento podría sustituir la Reserva Activa/generadores a baja carga Gestor de red Aumento de la penetración FV del % hasta alcanzar el punto óptimo económico Hasta el 20 % Penetración FV Hasta el 60 % 100 % + 1. Relación entre FV pico y potencia nominal del generador Fuente: SMA 28

26 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA SMA dispone de herramientas para un diseño óptimo y esto se refleja directamente en beneficios financieros para el cliente final Diseño óptimo del sistema Simulación de los beneficios financieros Irradiación solar específica, potencia del grupo electrógeno y los perfiles de carga se requieren para determinar la penetración de FV Las especificaciones del grupo electrógeno (carga mínima, capacidad de reserva, etc.) también se deben tener en cuenta Se ofrece adicionalmente servicio de análisis de estabilidad de red 8 Con una rápida, transparente y fiable información sobre la viabilidad técnica y financiera, ayudamos a nuestros clientes a encontrar la mejor solución! Savings ( 000 USD) Effective Savings (cumulative discounted cashflows) Years El retorno de la inversión FV se analiza en función del precio de combustible Para un precio de combustible fijo, el ahorro estimado para el propietario se analiza en base a la simulación DCF 1 1. DCF = discounted cash flow Fuente: SMA 29

27 2 La solución FV-Diesel-Híbrida de SMA Gracias a los servicios remotos se puede incrementar la potencia de salida fotovoltaica Cuáles son los beneficios de sistemas remotos? Se amortiza rápidamente! Referencia VPN 24/7 vigilancia La conexión directa 1 al SMA Solar Monitoring Center permite una notificación inmediata de los eventos que puedan ocurrir El operador de planta recibe un informe mensual de la producción fotovoltaica Completa transparencia pra el operador que le permite optimizar la producción energética Problemas con el campo fotovoltaico se resuelven proactivamente mediante el servicio de SMA Visualización de los ahorros de combustible se pueden utilizar para márketing (reducción de CO 2!) Sistema fotovoltaico híbrido con1 MWp y una producción anual de 1600 kwh/kwp Eficiencia del grupo electrógeno 3.5 kwh/litro Costes de combustible: 1 dólar/litro Si la operación de la planta se incrementa 2 días por año gracias a sistemas remotos, esto implica: 8,750 kwh más de energía anuales (es igual al consumo energético de dos casas) 2,500 litros de ahorros de combustible (es igual a dar una vuelta a la tierra en coche) 50,000 dólares de ahorros adicionales a lo largo de la vida útil de la planta (20 años) 1. Por ejemplo mediante VPN 30

28 Agenda 1 2 El modelo de negocio FV-Diesel-Híbrido La solución de SMA para aplicaciones FV-Diesel-Híbridas 3 Referencias a nivel mundial 31

29 3 Referencias a nivel mundial Sistema tecnológicos superiores conducen a un mayor ahorro Sistemas tecnológicos FV-Diésel Solución optimizada del sistema sistema superior de conocimiento potencialmente el ahorro más alto Fuente: SMA 32

30 43 Referencias anivel mundial Referencia en Tailandia: Sistema híbrido funcionando con éxito desde Abril de kwp FV con inversores centrales 2 x 250 kva con inversores de baterías SMA Red local creada con 5MVA hidráulicos y 6 MVA de generadores diesel Ahorro ~ L de diesel y 483 toneladas de CO 2 anuales Instalado por Schott Solar AG 33

31 3 Referencias anivel mundial Ejemplo: Sistema híbrido en la embajada americana en Bujumbura (Burundi) 307 kwp FV Solucción Sunny Tower 5 generdarores Caterpillar Solo 3h de funcionamiento diario de la red eléctrica USD de ahorro en los tres primeros meses de operación Operado en una zona altamente sísmica (zona 3D) Instalado por Solartechnik Stiens Fuente: SMA 34

32 3 Referencias anivel mundial Referencia en India: Sistema híbrido para una fábrica de algodón Sistema híbrido FV-Diésel para fábrica de algodón 1 generador Powerica con 1250 kva y conexión a red Instalación de 1 MW FV Inversores: 44 STP 20000TLEE FSC: un Interface Module, un PV Main Controller Module, dos Data Acquisition Modules Producción fotovoltaica:1.32 GWh anuales Instalado por Chemtrols Solar Pvt. Ltd. Fuente: SMA 35

33 3 Referencias anivel mundial Referencia en Tonga: Electrificación de la isla Vava u Planta FV de 500 kwp con 21 inversores TL SMA Incluye 120 baterías gel tipo plomo-ácido 1000 Ah con 5 inversores SMA Sunny Backup Ahorra L de combustible Diésel y 440 toneladas de emisiones de CO 2 Instalado por Ingenero Fuente: SMA 36

34 3 Referencias anivel mundial SMA tiene también referencias de grandes instalaciones con baterías utilizando inversores centrales Inversor de baterías SC-800CP Inversor de baterías basado en plataforma SC-800CP Operación en los cuatro cuadrantes (hasta 800kVA) Interfaz MODBUS/TCP para el parque o el SCADA Capaz de producir reactiva por la noche (Q@Night) Inversor de baterías SC-500U Inversor de baterías basado en plataforma SC-500U Interfaz MODBUS/TCP para el parque o el SCADA Parte de un proyecto de demonstración en una universidad de los USA Modo de funcionamiento y análisis de las baterías demonstrados 8 SMA está preparado para el futuro y ya es posible almacenar energía a gran escala Fuente: SMA 37

35 3 Referencias anivel mundial Cada día se instalan más de 20 MW de inversores fotovoltaicos de SMA en todo el mundo 53 MWp, Alemania 85 MWp, Italia 14 MWp, Corea del Sur 44 MWp, Tailandia 16 MWp, USA 10 MWp, EAU 10 MWp, Grecia 22 MWp, España Por qué han elegido a SMA? Viabilidad (Tecnología y Empresa) Bancabilidad 1 Experiencia (más de 33 GW de capacidad instalada) Integración y gestión de la red eléctrica Aspectos Financieros (máx. rendimiento + reducción del TCO 2 ) Reducción de riesgo Optimización de costos 1. Liquidez > 400 M (efectivo y equivalentes de efectivo) al Total Cost of Ownership (Coste Total de Propiedad) Fuente: SMA, ejemplo de proyecto 38

36 3 Referencias anivel mundial Con más de 30 años de experiencia en pequeñas instalaciones híbridas, ha llegado el momento para aplicaciones de gran tamaño Ejemplo de referencia: Mina en Sudáfrica 2x800 kva generadores Perkins kva conectados a red Instalación de 1 MWp PV Módulos: 4170 alta eficiencia de 240W c-si Inversores: 63 STP FSC 1 Producción FV : 1.8 GWh año. Ahorro anual: aprox. 450,000 litros de diésel 1. Fuel Save Controller Fuente: SMA 39

37 Gracias por su atención! 40