FORO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES DE LA ADMINISTRACIÓN PÚBLICA FEDERAL. CONUEE. México, 23 de Julio de 2014

Transcripción

1 FORO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES DE LA ADMINISTRACIÓN PÚBLICA FEDERAL. CONUEE México, 23 de Julio de 2014

2 Agenda 1. Eficiencia Energética en instalaciones basadas en turbina de gas Diseño Operación Mantenimiento 2. Aprovechamiento de Energía Residual

3 Filosofía de Operación & Desarrollo Proyectos Observaciones: - Variaciones del 100% a 80% carga - Eficiencia ~ 5% vs 5.85 USD/kW.h - Variaciones del 100% a 59% carga - Eficiencia ~ 24% vs USD/kW.h - Variaciones del 100% a 50% carga - Eficiencia ~ 50% vs 7.29 USD/kW.h Perdida base Eficiencia ,000 20,000 18,000 16,000 14, , ,000 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Carga Heat Rate

4 Filosofía de Operación & Desarrollo Proyectos % Producción Máxima 100% 80% 60% 40% 20% Evolución de la Producción 51 gw.h 11.7 MW Criterios Normales: 2 Unidades garantizando por cada una de ellas cobertura de demanda una carga 80% 0% Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 Año 15 Año 16 Año 17 Existen por lo regular una serie de opciones en el mercado, Cómo evaluar?

5 Filosofía de Operación & Desarrollo Proyectos gw.h Demanda vs Capacidad Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 Año 15 Demanda [GW.h] Alternativa I Año 16 Año 17 % Producción Máxima Periodo [años] Demanda Eléctrica [GW.h/año] Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Sobrediseño 85-63% Sobrediseño 77% - 25% Sobrediseño 84% - 47% [ USD/kW.h] [GJ] [MMUSD] [ USD/kW.h] [GJ] [MMUSD] [ USD/kW.h] [GJ] [MMUSD] 30% ,809,775 $ ,416,178 $ ,135,339 $16 50% ,294,963 $ ,273,370 $ ,865,941 $15 70% ,492,110 $ ,957,189 $ ,257,150 $12 100% ,941,189 $ ,363,553 $ ,256,300 $17 80% ,320,489 $ ,051,055 $ ,348,735 $ 7 60% ,172,049 $ ,405 $ ,043,249 $ 5 15,030,576 $78 10,953,750 $ 57 13,906,715 $ 72

6 gw.h Filosofía de Operación & Desarrollo Proyectos Siempre un mayor número de unidades de menor capacidad será la respuesta? 21% Alternativa IV 2 32% carga OPEX GN 11 MMUSD 18% Alternativa II 2 23% carga OPEX GN 13 MMUSD Demanda vs Capacidad 22% 3 35% carga OPEX GN 13 MMUSD 24% 2 38% OPEX GN 11.9 MMUSD 23% 3 49% carga OPEX GN 12 MMUSD 28% 3 71% carga OPEX GN 14 MMUSD 31% 24-25% 3 53% carga OPEX GN 11 MMUSD 26% 2 75% 25-28% 2 53% OPEX GN 12.3 MMUSD 2 60% - 45% OPEX GN 10 MMUSD OPEX GN 10 MMUSD OPEX GN 61 MMUSD OPEX GN 57 MMUSD - Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 Año 15 Año 16 Año 17? Impacto de la eficiencia eléctrica

7 Conclusiones Filosofía de Operación & Desarrollo Proyectos La eficiencia de los proyectos basados en turbinas a gas al tratarse de equipos prediseñados depende de una correcta selección del modelo y la configuración (N Unidades), buscando el optimizar el balance inversión - costos de operación ( El sobrediseño tiene un costo ) El pronostico de la demanda a lo largo del ciclo de vida del proyecto es uno de los principales criterios a considerar

8 Actualización de Tecnología Modelo Actualizado Modelo Antiguo Delta Electricidad (kwe) 7,762 7,328 6% Heat rate(btu/kwhr) 10,112 10,256 1% Combustible (MMBtu/hr) % Gas (USD/MMBtu) 5 5 Gasto Anual (USD) $3,438,028 $3,291,931 4% Eficiencia % Modelo Actualizado Modelo Antiguo Delta Electricidad (kwe) 11,073 10,424 6% Heat rate(btu/kwhr) 10,516 10,788 3% Combustible (MMBtu/hr) % Gas (USD/MMBtu) 5 5 Gasto Anual (USD) $5,100,089 $4,925,254 4% Eficiencia %

9 Mantenimiento Degradación Ciclos térmicos Contaminación agua, aire o combustible Degradación normal de componentes Condiciones Ambientales - Filtros Degradación Permanente Degradación Recuperable - Intercambio del motor - Fouling del compresor - Cambios en camino de gases

10 Degradación vs Horas de Operación Electricidad Heat Rate % Degradación Horas de Operación (000s)

11 Energía Residual a Electricidad Waste Heat to Power (WHP) Cambiador de Calor Turbina Electricidad Calor desperdiciado Combustible Combustible utilizado en proceso Industrias con grandes consumos energéticos: Refinerías, fabricas de acero, cementeras entre otras desperdician corrientes de energía, como calor o gases calientes Los cuales pueden ser fácilmente utilizables con la tecnología adecuada y producir electricidad.

12 Cogeneración - WHP Utilizar corrientes térmicas que de otra manera se perderían al ambiente. No se utiliza más combustible La electricidad tiene un costo aproximadamente 6 veces mas caro que cualquier forma de energía primaria.

13 Total de Energía Utilizada y Desperdiciada en la Cadena de Valor 8 operaciones prioritarias: 68% energía consumida se desperdicia en calor Hydrotreating Destilación Crudo Energía utilizada Btu /año Calor desperdiciado Btu /año Destilación Vacío

14 Tecnologías Disponibles Ciclo de Vapor Rankine El más utilizado y sencillo y muy redituable cuando la temperatura arriba de los 400 C Ciclos Orgánicos Rankine Utilizado cuando temperatura de la corriente no es tan alta Utilizados en estaciones de bombeo. Ciclo Kalina Eficiencia del sistema mas alta que los ciclos normales. El sistema más complejo, solución de dos fluidos.

15 Aplicaciones 1. Industria Metálica 2. Industria de Minerales 3. Refinerías 4. Industria Química 5. Estaciones de compresión de gas 6. Rellenos Sanitarios 7. Producción de petróleo y gas 8. Plantas de Tratamiento de Agua 9. Plantas de Fertilizantes

16 Análisis Económico Costos desglosados Costos de instalación USD/kW $2000-$4000 WHP Costos de Generación Costo financiero $/kwh $ $0.125 O&M $/kwh $ $0.02 Costo total de generación$/kwh $ $0.125

17 Proyectos existentes en EE.UU. Sitios Capacidad MW Industria Química Refinerías Industrias Mineras (no-metálicas) 2 10 Metales Primarios Rellenos Sanitarios 1 1 Estaciones de Compresión Total Fuente: CHP Installation Database, DOE/ORNL, 2012