EFICIENCIA ENERGETICA Y ADMINISTRACION DE LA DEMANDA EN EL SECTOR PRODUCTIVO

Transcripción

1 SEMINARIO DE CAPACITACION : EFICIENCIA ENERGETICA Y ADMINISTRACION DE LA DEMANDA EN EL SECTOR PRODUCTIVO ORGANIZADORES: LIMA, SEPTIEMBRE/ OCTUBRE DEL

2 TEMA V: ASPECTOS TECNOLÓGICOS Y ECONÓMICOS DE LA COGENERACIÓN ING. AMADEO CARRILLO VILLENA 2

3 CONTENIDO: PARTE I: GENERALIDADES PARTE II: SISTEMAS DE COGENERACION PARTE III: VIABILIDAD DE LA COGENERACION EN EL PERÚ PARTE IV: ALGUNOS CASOS DE PROYECTOS VIABLES 3

4 PARTE I: GENERALIDADES 4

5 CONCEPCION TRADICIONAL DE LA INDUSTRIA ELECTRICA

6 GENERACIÓN TRANSMISIÓN DISTRIBUCIÓN

7 NUEVA CONCEPCION DE LA INDUSTRIA ELECTRICA

8 GENERACION DISTRIBUIDA Unidades generadoras relativamente pequeñas, ubicadas cerca al punto de consumo con la opción de interactuar con la red eléctrica, considerando la máxima eficiencia.

9 SISTEMA ELECTRICO QUE INCORPORA GD Independiente Estación Central Hospital Estación Receptora Turbina de gas y soporte de la Red Localización aislada Residencia Subestación Fabricante de chips Planta Química Motor recip. respaldo Peak sheving Celdas fotovoltaicas y de combustible Celda de Combustible Calidad Turbina de Combustión Calor de proceso

10 COGENERACION Es la producción simultánea de energía mecánica y térmica, ambas utilizadas, a partir de una sola fuente de energía primaria.

11 PARTE I I: SISTEMAS DE COGENERACION

12 ESQUEMAS DE COGENERACION (Ciclo cabeza)

13 ESQUEMAS DE COGENERACION (Ciclo cola)

14 La cogeneración ahorra energía primaria

15 Agua SISTEMA DE COGENERACION CON TURBINA DE GAS DIAGRAMA DE FLUJO Aire Electricidad Combustible Turbina de Gas Generador Vapor Gases de Escape Caldera Intercambiador de Calor Gases de Escape Agua caliente

16 BALANCE DE CALOR Turbina de gas Pérdida Generador 7.4 % Pérdida de Gases de Escape 12.9 % Electricidad 25.0% Entrada 100% Gases de Escape 67.6 % Vapor 51.4% 79.7% Agua Caliente 3.3%

17 COGENERACION CON TURBINA DE GAS VENTAJAS Amplia gama de capacidades, desde 100 kw hasta 100 MW. Eficiencia eléctrica moderada (27 a 39%; pero altas eficiencias globales, arriba del 80%. Temperatura alta de la energía calorífica. DESVENTAJAS Baja eficiencia en carga parcial. Vida útil relativamente baja (10-15 años). Limitantes en cuanto al combustible usado. Bajo costo relativo de inversión. Tiempo corto de arranque. Requiere de poco espacio. Alta relación Elrctricidad/Calor

18 COSTOS DE INVERSION EN PLANTAS DE COGENERACION CON TURBINAS A GAS

19 SISTEMA DE COGENERACION CON MOTOR DE COMBUSTION INTERNA (Reciprocante) Gases de Escape: 200 o C a 250 o C Combustible Motor Combustión Interna ( Reciprocante ) Generador Energía Eléctrica Eficiencia de conversión a Energía Eléctrica del 34 al 40% VAPOR = 0.5 Ton/Mw-Hr Fluido a Calentar Recuperador de Calor Eficiencia Térmica Total - Aprox. 70% Vapor Baja Presión= 10 a 15 kg./cm 2 Agua Caliente de 80 o C a 100 o C

20 COGENERACION CON MOTORES RECIPROCANTES VENTAJAS Alta eficiencia eléctrica (hasta 45%) y alta eficiencia global del orden del 70%. Bajo costo de inversión. Vida útil relativamente larga (15 a 20 años). Capacidades desde 15 kw a mayores de 20,000 kw. Alta eficiencia a baja carga. Consumo medio de agua de enfriamiento. Requiere de poco espacio para su instalación DESVENTAJAS Altos costos de mantenimiento. Baja temperatura de la energía térmica producida. Recuperación de energía térmica dispersa

21 COSTOS DE INVERSION DE SISTEMAS DE COGENERACION CON MOTOR DIESEL

22 COGENERACION CON TURBINAS DE VAPOR Con Turbinas de Contrapresión Con Turbinas de Condensación

23 COGENERACION CON TURBINAS DE VAPOR VENTAJAS Capacidades de 500 kw hasta de kw o más. Eficiencia global del sistema alta, (90%). Alta seguridad de operación. DESVENTAJAS Altos costos de inversión. Tiempo de arranque muy lento. Baja relación de energía eléctrica/energía térmica. Vida útil larga (25 años)

24 COGENERACION CON CICLO COMBINADO El ciclo combinado se aplica en procesos donde la razón energía eléctrica/energía térmica es alta. Sus principales ventajas y desventajas son: La aplicación correcta de cada sistema de cogeneración dependerá principalmente de la relación de energía térmica/eléctrica, del tiempo de operación anual, de los procesos y la variación de la demanda eléctrica, entre otras. Los sistemas de cogeneración se pueden diseñar para abastecer la totalidad de la demanda térmica, o la demanda eléctrica, o una combinación de las anteriores, con la posibilidad de exportar los excedentes a la red o a otras empresas asociadas.

25 COGENERACION CON CICLO COMBINADO

26 APLICACIONES INDUSTRIALES Textil Alimenticia Cerámica y refractarios Refinerías Química y petroquímica Centros Comerciales Papeleras Cerveceras Embotelladoras Farmacéuticas Hospitales Centros Turísticos

27 VENTAJAS DE LA COGENERACION Alta eficiencia, lo que significa menor consumo de combustible y menores emisiones de CO2 o de otro tipo y por ende, una contribución al desarrollo sostenible. Significa menos pérdidas en la red eléctrica, debido a que las instalaciones suelen estar más cerca del punto de consumo, facilitando así una generación mas distribuida. Mayor competencia entre productores de electricidad, debido a que la tecnología de la cogeneración permite que entren en el mercado nuevos competidores. Oportunidades de creación de nuevas empresas. Fundamentalmente PYME, empresas en colaboración y otras fórmulas de cooperación entre partes interesadas.(de la industria, la electricidad, la tecnología)

28 PARTE III: VIABILIDAD DE LA COGENERACION

29 LA COGENERACION EN EL MUNDO La cogeneración ha sido conocida en el mundo y utilizada desde principios de siglo pasado, especialmente en industrias de consumo intensivo de energía. En los años 40 se instalaron grandes centrales térmicas e hidroeléctricas y se fueron formando los grandes sistemas interconectados. Las industrias se fueron conectando a la red y en la industria sólo se quedaron los equipos para producir la energía térmica. El año 84 la cogeneración industrial resurge como fuente de ahorro de energía y costos dentro de las mismas plantas industriales, sin estar asociadas con las grandes plantas de potencia eléctrica. Hoy en día con la liberalización de los mercados energéticos, las exigencias ambientales y mediante la aplicación de incentivos se está logrando en el mundo un desarrollo importante. La capacidad de energía descentralizada en el mundo era a finales del 2004 de 281,9 GW, siendo la mayoría mediante plantas de cogeneración, representando así aprox., 7,2% del total de la capacidad instalada a nivel mundial. En Europa su contribución a la generación eléctrica es de más del 10%.

30 LA COGENERACION EN EL MUNDO PAIS / REGION Potencia Instalada (MW) Potencial (MW) Europa (2001) (2010) Estados Unidos (2000) (2010) México (2002) (2020)

31 DESARROLLO DE LA COGENERACION EN EL PERU También se inicia en los inicios del siglo pasado con las primeras industrias de azúcar, papel, fertilizantes, etc. Con la construcción de las grandes centrales hidroeléctricas: Mantaro, Restitución, Carhuaquero, Charcani V, Aricota y la conformación de sistemas interconectados Centro-Norte, Sur Oeste-Sur Este, algunas industrias se conectan a dichos sistemas y abandonan la cogeneración. Actualmente se cuenta con estos sistemas sólo en industrias que usan como energía materia prima o calores residuales como en las plantas azucareras, en la Refinería de Zinc de Cajamarquilla, en la Refinería de Ilo, en Sudamericana de Fibras, en la Refinería La Pampilla.

32 Esquema del Sistema de Cogeneración de Ilo

33 Sector POTENCIAL EFECTIVO DE Potencia Instalada (MW) COGENERACION Inc. EE Autog. (MWh/año) Exp. EE (MWh/año) Inversión (MUS$) Ahorro Total (MUS$/año) PBT (años) Nº de Empresas Industrial 126, ,3 90 Refinero 50, ,5 4 Minero- Metalurg. 15, ,7 16 Servicios 3, ,8 9 TOTAL 196, ,4 119 Fuente: Potencial Nacional de Cogeneración mediante el uso de gas natural, CENERGIA - IDAE/ALURE/MEM, 1999.

34 NORMATIVAS DE INCENTIVO A LA COGENERACION Reglamento de Cogeneración D.S. Nº EM y su Modificatoria D.S. Nº Según este reglamento, el precio del gas natural aplicable a las centrales de cogeneración calificadas es el mismo precio que corresponde a los generadores eléctricos. El Cogenerador que opte por integrarse al COES, podrá comercializar su Potencia y Energía Entregada al Sistema con distribuidores, generadores y/o clientes libres. Según la Ley de Concesiones Eléctricas Para formar parte del COES es suficiente tener una potencia de 1 MW

35 VALORES MINIMOS DE REE Y C PARA SER CONSIDERADO COMO CENTRAL DE COGENERACION CALIFICADA Reglamento de Cogeneración: DS Nº EM Tecnología REE según Tensión de conexión al Sistema Menor a 1 KV Entre 1-33 KV Mayor a 33 KV C=E/V MCI 0,52 0,54 0,55 0,97 TG 0,52 0,54 0,55 0,86 CC 0,53 0,55 0,56 0,67 TV-E 0,56 0,58 0,59 0,33 TV-C 0,68 0,72 0,73 0,15 Ya no rige. Modifica Reglamento Cogeneración: DS Nº EM Tecnología REE para Potencia Instalada >3MW REE para Potencia Instalada 3MW C=E/V TV-C 0,70 0,63 0,15 TV-E 0,58 0,52 0,3 TG 0,55 0,50 0,4 CC 0,55 0,50 0,5 MCI 0,55 0,50 0,6 Biomasa 0,30 0,27 Actualmente vigente.

36 PRINCIPALES BARRERAS QUE IMPIDEN ACTUALMENTE EL DESARROLLO DE LA COGENERACION EN EL PERU Falta definir algunos aspectos en el marco legal que regula la cogeneración (costo de energía de rescate, procedimientos para el despacho). Falta de una política de apoyo real a la cogeneración. En la Comunidad Europea se viene fomentando ayudas diversas a la cogeneración, tales como ayuda a la inversión, las exenciones o reducciones fiscales, certificados ecológicos y planes directos de ayuda a los precios. Falta de experiencias cercanas que den confianza en la tecnología y en el marco institucional. Escasez de recursos financieros. Falta de seguridad en el suministro de gas natural.

37 OPCIONES DE FINANCIAMIENTO DE SISTEMAS DE COGENERACION Por el propio industrial Por terceros Por una Esco

38 PARTE IV: ALGUNOS CASOS DE PROYECTOS VIABLES

39 CASO: INDUSTRIA TEXTIL A (A nivel de estudio de pre factibilidad)

40 CASO: INDUSTRIA TEXTIL B (A nivel de estudio de pre factibilidad)

41 COGENERACION CON CICLO COMBINADO PARA PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA Y AGUA POTABLE (A nivel de perfil)