ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES

Transcripción

1 ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES José Miguel Cardemil Abril 20, 2016 UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR) CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGY (CSET)

2 Contenido Organización de FCR CSET Demanda de calor Industrial Recurso solar Calor solar en procesos chilenos Potencial solar térmico para la industria Recurso solar en Chile Conclusiones

3 Fraunhofer Gesellschaft Fraunhofer es la organización mas grande enfocada en investigación aplicada en Europa. Fraunhofer presta servicios a la industria alemana en el desarrollo de nuevos productos y servicios. Fraunhofer contribuye en mejorar la competitividad a traves de soluciones practicas con impacto en la sociedad. Fraunhofer en numeros: 66 Institutos de investigación a nivel mundial Más de empleados Un presupuesto anual de 2 billones, del cual 1.6 billones se generan a través de servicios y contratos de investigación con la industria Clientes son Pymes, grandes empresas e instituciones gubernamentales. Resolvemos problemas de la industria

4 Fundación Fraunhofer Chile Research Fraunhofer Chile Research (FCR) se establece en Chile en 2010 como Fundación sin fines de lucro. Su objetivo es instalar el modelo de innovación de Fraunhofer en Chile y Latinoamérica. Existen dos centros (Center for Systems Biotechnology y Center for Solar Energy Technology) y la oficina de representación de Fraunhofer FOKUS Tecnología para SMART Cities. Actualmente trabajan cerca de 140 personas en los diferentes proyectos. 2 patentes concedidos, 9 solicitudes de patentes presentados, 2 aplicaciones mas en desarrollo. Fondos recaudados para 20 nuevos proyectos basados en las necesidades de la industria. Fondos recaudados para 24 nuevos proyectos de concursos públicos. Modelo basado en colaboración con empresas locales e internacionales. Cuenta con laboratorios en Curauma, Santiago, Talca y Puerto Montt y Coquimbo.

5 CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGIES - CSET: LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Generación de Electricidad Solar Medición de recurso solar Tecnologías de concentración CPV and CSP Sistemas No conectados a Red y Conectados a Red Integración de ERNC a Redes Calor Solar para la Industria Calor para procesos industriales en minería, alimentos, otros Refrigeración solar para industria de alimentos Poligeneración Solar (calor, frío, energía eléctrica, agua) Tratamiento de Agua Solar Descontaminación de agua Purificación de Agua Desalinización de Agua Tratamiento de aguas industriales Business Development Generación de vínculos, contactos y coordinación con la industria y sector público. Contacto con entidades internacionales. Desarrollo de estudios y consultorías estratégicas a organismos del gobierno y privados. Apoyo estratégico a las líneas de investigación.

6 Contexto energético Chileno Los combustibles fósiles constituyen el 74% del consumo de energía primaria y el 64% de la matriz eléctrica. Chile no produce ninguno de estos recursos, el país es un importador energético. Esta dependencia genera una debilidad del país Volatilidad de precios Riesgos en el suministro PRIMARY ENERGY CONSUMPTION DEMANDA energética por uso 20,0% 6,2% 20,5% 0,1% OIL 19,0% 34,1% NATURAL GAS COAL HYDRO BIOMASS 45% 33% 22% Electricidad Transporte Calor y refrigeración

7 Demanda de Calor Industrial en Chile Source: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

8 Demanda de calor industrial Fuente: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

9 Demanda de calor industrial La industria alimentaria representa el 26% de la demanda nacional Mining industry encompasses 6% of national heat demand and its concentrated on large plants. Source: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

10 Recurso solar

11 Calor Solar Componentes para conversión de radiación solar Torre Solar: capacidad de planta ~ 10 MW el, temperatura de operación C Disco Stirling: capacidad por unidad ~ kw e temperatura de operación C Colectores Cilindro Parabólicos, Reflectores lineares Fresnel: capacidad de planta ~ MW el, temperatura de operación < 550 C Colector de tubo evacuado, Colectores compuestos: capacidad por unidad ~ 1 kw th, temperatura de operación < 150 C Colector plano: capacidad por unidad ~ 1 kw th, temperatura de operación < 100 C

12 Temperatura de operación[ C] Tecnologías Solares Térmicas CSP Process Heat SHC 0,01 0, Tamaño de Planta [MW th ] 100

13 Recurso solar en Chile Ubicación de faenas mineras en Chile El recurso solar es apto para cualquier aplicación solar: PV Agua caliente sanitaria CSP Entre otras tecnologías ( 2007)

14 Planta Termosolar Minera Centinela Inversión de US$15M Tecnología: colectores cilindros parabólicos, Abengoa PT-1 (13,2 m 2, 1280 unidades) Área de apertura: m 2 Almacenamiento térmico: 3 tanques con agua de 100 m 3 cada uno Fluido de trabajo: agua presurizada a 13 bar Temperatura a la salida de la planta: 85 C Foto aérea, Google Maps 14 Diario La Tercera 30 Julio 2011

15 Planta Termosolar Minera Centinela Sustituye 55% del diésel requerido en los calentadores de la planta SX-EW Ahorro aproximado US$ 2m/año Reduce 4% del total de emisiones de CO2 de la operación 15

16 Planta Pampa Elvira Solar Codelco: Gabriela Mistral Sistema solar térmico Ejecutor: Energía Llaima y Sunmark m² colectores solares planos (2928 colectores de 15m 2 c/u) m³ de almacenamiento (80-90 C) % de fracción solar, 16,000 Ton de CO2/año equivalentes 34MW potencia - 55,000 MWh/año Especificaciones del proceso Producción cátodos de cobre alta pureza (99.99%) Proceso de electro-obtención Electrolito a temperatura constante (50 C)

17 Planta Pampa Elvira Solar Codelco: Gabriela Mistral

18 Potencial solar para calor industrial Potencial de calor solar estimado (viable), por industria Source: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015) Mining Other Industries Raw energy potential: 1.5[MMm 2 ] 113[MMm 2 ] Site technical Potential: 1.5[MMm 2 ] 105[MMm 2 ] Economically Viable Potential: 1.5[MMm 2 ] 386[Mm 2 ]

19 AppSOL Perfiles característicos de consumo energético por industria Potencial Bruto Viable Detalles en :

20 Calor Solar para Procesos Industriales Capacidades Recurso Solar Demanda Energética Entidades Públicas

21 Calor solar para Procesos Industriales Tecnologías Solares Térmicas Maduras Disponibles en el Mercado Integración Calidad Confiabilidad Conocimiento especifico ship-plants.info

22 I+D en Fraunhofer CSET Calor y frío solar para procesos industriales, comercio y sector residencial Simulación de procesos industriales Intensificación de procesos y recuperación de calor Integración de tecnologías solares a procesos Determinación de perfil de demanda: Eléctrico y térmico Diseño de sistemas de control Etiquetado de eficiencia energética para procesos industriales Nuevos conceptos Empaquetamiento Aseguramiento de calidad Monitoreo remoto

23 Integración del Sistema

24 ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES José Miguel Cardemil Abril 20, 2016 UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR) CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGY (CSET)