GENERACION TERMOELECTRICA

Transcripción

1 ACADEMIA DE INGENIERIA GENERACION TERMOELECTRICA SEMINARIO SOBRE ENERGIA. 5 de Agosto de 2009 José Miguel González Santaló Instituto de Investigaciones Eléctricas

2 TECNOLOGIAS DE GENERACION TERMOELECTRICA Las tecnologías están ligadas al combustible procesado El mismo combustible puede utilizarse en varias tecnologías

3 TECNOLOGIAS COMPLEMENTARIAS Tecnologías de control de emisiones Desulfuradores Del combustible De gases De NOx Combustión controlada Convertidores catalíticos Filtros Precipitadores Electrostáticos Tecnologías de separación y confinamiento de CO2 Separación Precombustión Postcombustión Oxicombustión Confinamiento Yacimientos de HC s Yacimientos de Carbón Acuíferos salinos

4 EL PROCESO DE GENERACION TECNOLOGIAS DE GENERACION Basadas en TV s Ciclo Rankine Carbón Pulverizado Lecho fluidizado Basadas en TG s Ciclo abierto Ciclo combinado PROC. COMBUSTIBLE Gasificación Desulfuración Molienda ---- Lavado TECNOLOGIAS COMPLEMENTARIAS Emisiones locales Precipitadores Filtros Absorbedores SO 2 Combustión controlada Convertidores catalíticos Emisiones de CO 2 CCS Separación Confinamiento

5 EL CICLO RANKINE. TERMICA CONVENCIONAL Usa combustóleo, gas, carbón o coque. Dominó el campo de generación hasta los 90 s Sigue mejorando en base a desarrollo de materiales Combustibles más adecuados son carbón y coque EFICIENCIA

6 LA TURBINA DE GAS Utiliza gas natural, gas de síntesis o diesel Se desarrolló sustancialmente en la industria aeronaútica EFICIENCIA Empezó a dominar los mercados en los 90 s Es la base de los ciclos combinados

7 EL CICLO COMBINADO Integra las tecnologías de TV y TG Mejora la eficiencia de ambas Utiliza gas natural, diesel, gas de síntesis Domina el mercado a partir de los 90 s Costos 800 USD/Kw y dos años de construcción EFICIENCIA

8 COMPARACION DE TECNOLOGIAS COSTOS DE 600 USD/KW, TIEMPO DE 1 AÑO, USA GAS 60 TURBINA DE GAS COSTOS DE 1500 USD/KW Y TIEMPOS DE 4 AÑOS COSTOS DE 800 USA CARBON Y COQUE USD/KW Y TIEMPOS DE 2 AÑOS, USA GAS EFICIENCIA EFICIENCIA EFICIENCIA CENTRAL TÉRMICA CICLO COMBINADO

9 NUEVAS TENDENCIAS Atractivo usar carbón Usar carbones de baja calidad en azufre y cenizas Buscar las ventajas de la turbina de gas Precio de los crudos muy altos Interés en mitigar el cambio climático Lecho fluidizado IGCC No más centrales de combustóleo Implantación de CCS

10 IGCC

11 IGCC Eficiencias del orden de 40 a 42 % Facilidad para utilizar combustibles difíciles Es la tecnología donde se facilita más separar el CO2. PLANTA DE GASIFICACION DE BASURA EN EL REINO UNIDO

12 COMPARACION DE TECNOLOGIAS Tecnología Combustible Eficiencia Costo Plazo de USD/KW construcción Ciclo Combinado (CC) Gas / Diesel % Turbina de gas en ciclo abierto Gas / Diesel % Gasificación integrada a CC ** Sólidos % 2,000 5 Ciclo Rankine subcrítico Combustóleo/ Carbón % 1,300 4 Ciclo Rankine supercrítico * Combustóleo/ % 1,486 4 Carbón pulverizado Carbón Ciclo Rankine ultra supercrítico Carbón pulverizado Combustóleo/ Carbón % 1,550 4 Lecho fluidizado circulante Carbón % 1,700 4 atmosférico*** Lecho fluidizado presurizado Carbón % 2,200? 4

13 LA SITUACION EN MEXICO

14 ,000 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 EVOLUCION DE LA GENERACION POR COMBUSTIBLE Uranio Diesel Carbón Gas natural Combustóleo Años kcal x 10 10

15 PROYECCION DE LA CAPACIDAD AL 2050 Se tomaron las proyecciones de población del CONAPO Un objetivo moderado es que México llegue en el 2050 a los consumos de energía per cápita de hoy, de la OECD Crecimiento alto en renovables De ahora al 2015 se toma el POISE De 2015 a 2030 el crecimiento, además de las renovables, se reparte entre gas natural, carbón y nuclear en partes iguales De 2030 a 2050 el crecimiento se reparte con 20% en gas natural y el resto en carbón y nuclear

16 CONSUMO PER CÁPITA ESTIMADO CONSUMO EN MW-HR/AÑO Spain 6.15 Ireland 6.25 United Kingdom 6.25 Israel 6.76 Germany 7.11 France 7.71 Korea 7.78 Japan 8.23 Switzerland 8.24 CONSUMOS PER CAPITA EN AÑO

17 250,000 PROYECCION DE LA CAPACIDAD INSTALADA AL , , ,000 Renovables Hidráulica Nuclear Carbón Gas Natural Combustoleo 50, ESCALA HORIZAONTAL VA DE 2005 A 2050

18 EMISIONES DE CO2 Millones de toneladas al año 500 A partir del 2020 se requiere aplicar CCS

19 CCS. CONFINAMIENTO Y SEPARACION DE CO2 SEPARACION DEL CO2 Postcombustión Precombustión Oxicombustión

20 POSTCOMBUSTION

21 PRECOMBUSTION

22 OXICOMBUSTION Es una planta convencional con la adición de una planta de separación de oxígeno El combustible se quema con oxígeno Para mantener temperaturas aceptables se recirculan gases de escape En principio se puede aplicar tanto a una turbina de gas como a una central térmica Es la menos desarrollada de las opciones

23

24 SEPARACION DE CO2 Tres tecnologías en desarrollo No hay un ganador claro todavía Se espera un incremento de costos de la energía eléctrica generada del orden del 25 al 40% Postcombustion tiene la ventaja de poder aplicarse como retrofit IGCC con reactor shift es la que parece tener costos menos altos

25 CONFINAMIENTO GEOLOGICO DE CO2

26 CONFINAMIENTO DE CO2

27 MARCO DE REFERENCIA PARA CONFINAMIENTO DE CO2 MUNDO Emisiones (40) 28 GT CO 2 60% del sector eléctrico En un escenario BAU se duplican las emisiones al reducir emisiones al 20 % del valor actual MEXICO Emisiones del SE de 110 Mton CO2 Sector Eléctrico representa el 45 % de las emisiones totales Capacidad de almacenamiento de 5 a 15 Gton CO2

28 TIPOS Y CARACTERISTICAS DE CONFINAMIENTO Tipo de confinamiento Yacimientos de crudo y gas Yacimientos de carbón Acuíferos salinos Terrenos basálticos?? Profundidad de 1,000 a 2,500 metros Fugas estimadas 1% en la vida del confinamiento

29 No hay sitios disponibles para confinamiento en todas las zonas del país SITIOS DE CONFINAMIENTO EN MEXICO

30 PENDIENTES EN CONFINAMIENTO Identificar los sitios viables para confinamiento y sus capacidades Incorporar en la planeación del sector eléctrico los criterios de separación y confinamiento Planear el desarrollo de infraestructura para transporte de CO2 Integrar grupos capaces, responsables del monitoreo de los sitios de confinamiento de CO2

31 CONCLUSIONES La generación eléctrica deberá sustentarse en los combustibles fósiles hasta al menos 2050 Las tecnologías dominantes serán CP, IGCC y CCGN Los combustibles serán carbón, gas natural y coque de petróleo. Las emisiones de GEI serán factor determinante para selección de tecnologías. Una decisión sobre la energía nuclear es fundamental. CCS será una necesidad en México en los próximos años CCS representa una oportunidad para la industria mexicana Se requiere desarrollar capacidad en el país