Aprovechamiento de la energía solar en la región de la Laguna, Coahuila

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1 Aprovechamiento de la energía solar en la región de la Laguna, Coahuila 25 Junio 2011

2 Industrias Peñoles, S.A.B. de C.V. Fundado en Es un grupo minero con operaciones integradas para la fundición y afinación de metales no ferrosos y la elaboración de productos químicos. En la actualidad es el mayor productor mundial de plata afinada y occidental de bismuto metálico. Líder latinoamericano en la producción de oro y plomo afinados. Se encuentra entre los principales productores mundiales de zinc afinado y sulfato de sodio. Las acciones de Peñoles cotizan en la Bolsa Mexicana de Valores desde 1968 bajo la clave PE&OLES. Personal Total: 8,967 (sin incluir compañías asociadas), al 31 de diciembre de Peñoles forma parte de Grupo BAL, una organización privada y diversificada, integrada por compañías mexicanas independientes, entre las cuales se encuentran: Grupo Palacio de Hierro (tiendas departamentales); Grupo Nacional Provincial (seguros); Profuturo GNP (Afore); Valores Mexicanos Casa de Bolsa (servicios financieros); Crédito Afianzador (fianzas); y negocios agropecuarios. Dirección de Energía y Tecnología 1

3 Fuera de Mexico: Compañías comercializadoras : Bal-Holdings (USA) Quirey do Brasil. Exploración: Peru Chile Dirección de Energía y Tecnología 2

4 Cifras financieras sobresalientes Costo de Producción Ejercicio 2010 (Millones USD) 22.3% - Energéticos Material de Operación $ Costo de Personal Mantenimiento y Reparaciones Fletes y Contratistas Materias Primas Otros Conceptos Ventas por mercado Exportación 77.7% (*) Nacionales 22.3% (*) más de 35 países $5,091.6 Ventas por producto 40.1% Plata 26.6 Oro 11.9 Zinc 6.7 Plomo 6.4 Cobre 4.0 Concentrados 1.5 Sulfato de sodio 0.6 Sulfato de Amonio 2.2 Otros Dirección de Energía y Tecnología 3

5 Calentadores Solares Tasa anual de crecimiento: 15.3% Energía instalada (2009): 6.71 PJ. m 2 Instalados (2009): 1.3 millones. Calentadores solares planos, razón de concentración (CS) = 1.0 Calentamiento de agua para albercas, hoteles e industrias. Aplicaciones de alta, temperatura CS >1.0. Concentradores Solares Parabólicos de Canal, CS = , , , ,000 50,000 0 m2 Instalados en México Fuentes: ANES Dirección de Energía y Tecnología 4

6 Antecedentes del proyecto Propuesta de Peñoles: Usar un concentrador solar parabólico para suministrar vapor de calentamiento en una instalación industrial Aportación del Campo Solar Dirección de Energía y Tecnología 5

7 Organización de proyecto Sustitución parcial de uso de gas natural y combustóleo Tecnologías existentes caras. CONACYT otorgó apoyo durante 2009 y Vinculación con Instituciones de Educación Superior (IES s). Concentrador parabólico de canal de bajo costo. 12 m. longitud y 5.7 m. apertura. Aumento en la matricula de carreras que involucran la aplicación de energías renovables Dirección de Energía y Tecnología 6

8 CONCENTRADOR SOLAR PARÁBOLICO DE CANAL Superficie reflejante Tubo absorbedor Estructura Sistema de rotación y seguimiento del sol Dirección de Energía y Tecnología 7

9 Alternativas de diseño Superficie reflejante Superficie A Prueba de diferentes superficies. Formas de sujeción a la estructura. Superficie B Dirección de Energía y Tecnología 8

10 Alternativas de diseño Tubo absorbedor Tubo de acero inoxidable de 3 plg. Recubrimiento de baja emisividad (Solkote) Camisa de tubo de vidrio Pyrex No evacuado. (alta inversión) Dirección de Energía y Tecnología 9

11 Alternativas de diseño Estructura Se estudiaron los tres principales tipos de estructuras: Torque-Box Torque-Tube Space Frame Torque-Box = Mano de obra y materiales disponibles en la región. Dirección de Energía y Tecnología 10

12 Alternativas de diseño Sistema de rotación y seguimiento del sol Motor hidráulico con engranes helicoidales. Bomba de aceite provee alta presión al motor 0.75 H.P. Torque de 42,000 N-m, suficientes para mover cuatro estructuras, por cada lado del motor. Programa de posicionamiento desarrollado por la Plataforma Solar de Almeria. Envía señales al variador de frecuencia conectado al motor de la bomba de aceite.. Se modifica la frecuencia del motor de la bomba por ende la presión al sistema de rotación. Dirección de Energía y Tecnología 11

13 Instrumentación y control Dirección de Energía y Tecnología 12

14 Generación de vapor Intercambiador de calor (Un-fired steam generator). Expansión (Flash steam) Vaporización directa (Direct steam generation) Dirección de Energía y Tecnología 13

15 Radiación solar disponible Dirección de Energía y Tecnología 14

16 Radiación solar disponible C:\Campbellsci\LoggerNet\PenolesQuirey_Irrad.dat 1,100 1,050 1, Global_Corr_Avg 1,064 19:32:00 02:00:00 04:00:00 06:00:00 08:00:00 10:00:00 12:00:00 14:00:00 16:00:00 18:00:00 20:00:00 22:00:00 27/07/ :00:00 Dirección de Energía y Tecnología 15

17 Pruebas térmicas Calentamiento Dirección de Energía y Tecnología 16

18 Pruebas térmicas Generación de Vapor Dirección de Energía y Tecnología 17

19 Escalamiento Industrial Producción de vapor necesaria en la planta industrial: 60 kg/hr Área reflejante necesaria: 130 mil m2. equivalentes a 18 campos de Futbol. Toneladas de CO 2 eq. evitadas: 38,000/año Factor de disponibilidad del campo solar: 23% Inversión : 36 millones dólares. Dirección de Energía y Tecnología 18

20 -15.0% -12.5% -10.0% -7.5% -5.0% -2.5% 0.0% 2.5% 5.0% 7.5% 10.0% 12.5% 15.0% Evaluación Económica Ingresos del proyecto: 2,700,000 dólares por año. Ingreso por venta de bonos de carbono: 530,000 dólares. Costo de operación: 42,000 dólares/año. Gasto de operación: Agua (desmineralizada) para lavado de superficie reflectiva: 46,000 dólares/año Electricidad: 6,000 dólares/año Sensibilidad TIR 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% -25% -30% La depreciación se aplicó al 100% en el primer año. -35% Precio Gas Natural Inversión Inicial Precio Bonos de Carbono Tasa Interna de Retorno (TIR): 5.0 %. Dirección de Energía y Tecnología 19

21 Conclusiones Actualmente el CSP está instrumentado y listo para operarse y se ha continuado trabajando con las IES s., resolviendo áreas de oportunidad. La correcta selección del método de fijación y de la superficie reflejante, fueron vitales para alcanzar la presión y temperatura requeridas en Tubo Absorbedor. La prueba realizada en el mes de Noviembre, permitió mantener una producción de vapor constante durante una hora. La eficiencia calculada fue del 35%. La evaluación económica no muestra un incentivo económico notable (TIR = 5%) que promueva la reducción de uso de combustibles fósiles. La TIR es sensible a la inversión inicial y al precio del gas natural. Se requiere más esfuerzos para encontrar nuevos diseños y métodos de construcción que disminuyan la inversión inicial. Para una TIR = 8% se necesita una reducción en la inversión inicial del orden de 20%. Una TIR del orden del 8% se obtiene si el precio del gas natural es de 8.8 dólares/mm Btu. Las expectativas de precio a largo plazo para el gas natural en los siguientes 10 años se ubican en 5.5 dólares/mm Btu. Dirección de Energía y Tecnología 20

22 Proyecto apoyado por el Programa de Estímulos a la Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación del CONACYT Dirección de Energía y Tecnología 21

23 GRACIAS POR SU ATENCIÓN ING. ARTURO VACA DURÁN ING. ENRIQUE INCLÁN ZAGAL DIRECCIÓN DE ENERGÍA Y TECNOLOGÍA INDUSTRIAS PEÑOLES Dirección de Energía y Tecnología 22