Presentaci+¦n Capstone Cadena de Frio 2

Report
INDEX - IBIZZA
Irapuato a 0° Grados
CADENA DE FRIO
Cogeneración Ecológica,
con Generación en sitio.
Ing Thomas W. Newell Orozco
Cogeneración Navitas, S.A. de C.V.
[email protected]
t- 55-5284-8075
c. 55-3888-2664
Presentación
I.
Generación Eléctrica Limpia con Microturbinas
Capstone.
II.
Ecología, Eficiencia y Cogeneración,
III.
Sistemas de Absorción para cogeneración de Frio:
Agua en Bromuro de Litio y Amoniaco en Agua.
IV.
Consideraciones Económicas y noticias.
V.
Ejemplos de Sistemas
Ecología, Eficiencia y Cogeneración
• Algunas manera para ayudar al medio ambiente.
– Conservar energía.
– Usar energías alternativas, biocombustibles, eólica,
solar, etc.
– Reciclar.
– Utilizar tecnologías que contaminen menos al quemar
el combustible (menos CO y NOx).
– Usar la energía de manera mas eficiente,
cogeneración.
– No utilizar sustancias contaminantes (aceite,
anticongelante, grasa)
Ecología, Eficiencia y Cogeneración
• Puntos que Capstone resuelve
• Algunas manera para ayudar al medio ambiente.
– Conservar energía.
– Usar energías alternativas, biocombustibles, eólica,
solar, etc.
– Reciclar.
– Utilizar tecnologías que contaminen menos al quemar
el combustible (menos CO y NOx).
– Usar la energía de manera mas eficiente,
cogeneración.
– No utilizar sustancias contaminantes (aceite,
anticongelante, grasa)
Historia de Capstone
•
Establecido en 1988
•
Etapa temprana.
• Primera prueba exitosa en un vehículo hibrido
• Venta del primer Sistema comercial con una Microturbina
•
Capstone se hace una empresa publica
• Listada en el NASDAQ (Símbolo: CPST) en Junio 2000
•
Etapa de Comercialización
• Los productos C30 and C60 son lanzados y operando en el campo.
• Mas de 4,000 unidades embarcadas con 19 millones de horas de operación
• Mean Time Between Failures (MTBF) de 14,000 horas para la serie C60
Series y mas de 15,000 horas para la C30. La C60 se convirtió en la C65.
• Desarrollo de los canales de ventas, servicio y distribución.
• Reposicionamiento como tecnología ecológica.
• Introducción de los productos C200 y C1000.
¿Que es una turbina Capstone?
• En términos coloquiales, “Una
turbina de jet en miniatura que
opera a velocidades de hasta
96,000 rpm y genera
electricidad and calor”
• Potencia eléctrica de
30 kW a 10MW
• Altamente confiable
• Emisiones contaminantes
extremadamente bajas
• Múltiples combustibles; gas
natural, gas LP, diesel,
biodiesel, biogás, biodiesel
• Diseño sencillo y eficiente
• Bajo mantenimiento
Cooling fins
Exhaust output
Recuperator
Fuel injector
Air intake
Combustion
chamber
Generator
Compressor
Air bearings
Turbine
La Microturbina de Capstone
•
Mas de $100M de dólares invertidos en investigación
•
95 Patentes Tecnológicas en USA
•
•
•
•
Tecnología flexible y económica
•
•
•
•
•
Tecnología de cojinetes de aire
Una sola parte en movimiento
Sin refrigerantes, aceite o grasa
Configuración flexible
Ligera y ocupa poco espacio
Posibilidad de utilizar múltiples combustibles
Posicionamiento competitivo en costo
Propuesta de valor de Capstone
•
•
•
•
Costo total a largo plazo bajo
Extremadamente bajo en contaminación
Muy alta confiabilidad
Mantenimientos preventivos mínimos
Spring
Foil
Shaft
Comparación de Turbinas de Gas
40
Solar Turbines Mercury 50
38
36
Electrical Efficiency (%)
34
Capstone C200
Capstone C1000
32
Elliott TA100R
30
Ingersol Rand MT250
28
OPRA Turbines OP16-3B
(DLE)
26
Solar Turbines Saturn 20
Kawasaki GPB15D
24
General Electric GE5-1
(DLN)
Siemens SGT-100
Rolls Royce 501-KB7S
Solar Turbines Centaur 50
Kawasaki GPB60D
Solar Turbines Centaur 40
Rolls Royce 501-KB5S
Kawasaki GPB30D
22
20
18
Dresser-Rand KG2-3E
Dresser-Rand KG2-3C
16
14
0
1
2
3
4
5
6
Power Output (MW)
Capstone ofrece la mayor eficiencia debajo de sistemas de 4.5 MW
Source: Company Websites. Data and results are based on publicly available information from manufacturers and except for Capstone’s products, not from Capstone tests.
Tamaño Compacto
Dimensiones
Peso
(Grid Connect &
Dual Mode)
C30
76 x 152 x 196 cm
405 a 578 kg
C65
76 x 196 x 211 cm
1,000 a 1,364 kg
C200
170 x 366 x 249 cm 1,727 a 3,636 kg
C1000
244 x 853 x 290 cm 7,727 a 12,955 kg
C30
C1000
C200
Propuesta Capstone
Instalación Tradicional
531 TR /
1,875 kWt
Compresor
Promedio de
Refrigeración
COP 2.5
2,272 kW
Combustible
750 kWe
33% av. utility
efficiency
Capstone ICHP
Chiller de
Absorción
BrLi/H2O
COP 1.2
1,232 kWth
260 TR /
917 kWt
575 kW
waste
1,522
kW
waste
2,272 kW
Combustible
750 kWe
Sistema de Cogeneración de Frío
• Existen varios sistemas de absorción y adsorción:
•
1. Absorción: NH3/H2O o Amoniaco/Agua
2. Absorción: Agua/Bromuro de Litio
3. Absorción: Agua/Cloruro de Litio
4. Adsorción: Agua/Sílica Gel
5. Adsorción: Carbón activado /Metanol
6. Sorción de ciclo abierto, Desecante solido
7. Sorción de ciclo abierto, Desecante líquido
• Veremos dos que son comerciales y ampliamente probados
– Sistema de Absorción de Amoniaco.
• Congelación hasta -30°C.
– Sistema de Absorción de Bromuro de Litio.
• Agua helada hasta 5°C
Definiciones
SORCION:
Un proceso determinante en el transporte de compuestos orgánicos en suelo y agua; Sorción es un término general
utilizado para describir la asociación de compuestos químicos en forma disuelta o gaseosa con el suelo, SIN
REFERIRSE A UN MECANISMO ESPECÍFICO (Allen-King et al., 1996). Esta asociación puede ser adsorción en una
matriz de dos dimensiones o absorción en una matriz de tres dimensiones (Schwarzenbach et al., 1993). Esto es, el
proceso de transferencia de fases puede darse entre una fase sólida y moléculas de vapor o bién entre una fase
sólida y moléculas en forma disuelta (Schwarzenbach et al., 1993).
ABSORCIÓN:
(Del lat. absorptĭo, -ōnis). f. Acción de absorber. || 2. Fís. Pérdida de la intensidad de una radiación al atravesar la
materia. V. espectro de absorción. Poder que el cuero tiene de incorporar además de agua, otras sustancias como
productos químicos, pigmentos, aceites, etc. en las diferentes etapas del proceso del curtido. CUANDO UN SÓLIDO
TOMA LAS MOLÉCULAS EN SU ESTRUCTURA
ADSORCIÓN:
(De adsorber). f. Fís. Acción y efecto de adsorber. SEPARACIÓN DE LÍQUIDOS, de gases, de coloides o de materia
suspendida en un medio por adherencia a la superficie o a los poros de un sólido. Más información sobre la adsorción.
DESORCIÓN:
LO CONTRARIO A LA ADSORCIÓN; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para
recuperar material.
Sistema tradicional de
compresión para refrigeración
• 1. Se evapora el refrigerante a través de la válvula de
expansión, haciendo el trabajo de refrigeración.
• 2. Se utiliza un motor eléctrico para comprimir el
refrigerante, utilizando mucha energía eléctrica.
• 3. Este se condensa en
el condensador, ya sea
de aire o agua,
expulsando el calor
absorbido.
• 4. En estado liquido el
refrigerante se va a la
válvula de expansión.
Sistema de Cogeneración con
Amoniaco para Refrigeración
•
•
•
•
•
•
•
1. Se evapora el refrigerante a través de la válvula de expansión, haciendo el
trabajo de refrigeración.
2. El amoniaco gaseoso va a la cámara de absorción, en donde es absorbido por
el agua.
3. El agua con alta concentración de amoniaco es bombeada al generador,
utilizando un mínimo de energía eléctrica.
4. En el generador la solución se calienta con el calor de desperdicio de la
turbina, lo que separa el amoniaco del agua.
5. El amoniaco en estado gaseoso
se pasa al condensador, en donde
expulsa el calor absorbido y se
licua.
6. Por otro lado, la solución no
concentrada de agua es regresada
a la sección de absorción.
7. El amoniaco liquido se va a la
válvula de expansión.
Fuente de
Calor
Sistema de Cogeneración
con Bromuro de Litio
•
•
•
•
•
•
•
1. Se evapora el refrigerante (Agua) a través de la válvula de expansión,
haciendo el trabajo de refrigeración en ambiente de vacío.
2. El vapor de agua va a la cámara de absorción, en donde es absorbido por el
Bromuro de litio.
3. El bromuro de litio con alta concentración de agua es bombeada al generador,
utilizando un mínimo de energía eléctrica.
4. En el generador la solución se calienta con el calor de desperdicio de la
turbina, lo que separa el agua del BrLi.
5. El agua en estado gaseoso se pasa al
condensador, en donde expulsa el calor
absorbido y se licua.
6. Por otro lado, la solución no
concentrada de BrLi es regresada a la
sección de absorción.
7. El agua liquida se va a la válvula de
expansión.
Eficiencia del systema COP
Tipo de Chiler
COP en sitio
Factor de Origen
a sitio
COP Neto del
recurso
Eléctrico
2.0 - 6.1
0.33
0.66 – 2.01
Absorción
0.65 - 1.6
0.91
0.59 - 1.44
Perdidas de electricidad
COP – Coefficient of Performance
COP en sitio – Es el COP del calor contra la energía
utilizada localmente
Factor de Origen a sitio – Es el factor de la energía real
que llega al sitio contra la energía utilizada para generarla,
tomando en cuenta eficiencia local de generación y
perdidas en transformación y transmisión.
Fuente: Datos internacionales, estimación con datos de
Oferta y Pérdidas de Electricidad de Electricity Information,
2008, AIE/OCDE. Datos de CFE y LyFC, SENER.
COP Neto – Es el COP Neto tomado desde el combustible
original que se utilizo.
Genera CFE electricidad cara y sucia
Por Alejandra López (18-May-2013).Contrario a lo que ocurre en la región de Norteamérica, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) comenzó a utilizar de
forma creciente combustibles contaminantes y caros como el diesel y combustóleo para producir electricidad.
La decisión de limitar el uso de sus centrales de menor costo de generación como ciclos combinado e hidroeléctricas se
tomó por la falta de gas natural y agua.
Utilizar combustibles más caros provocó que la paraestatal incurriera en gastos "extras" de 8 mil millones de pesos en
2011 y de 19 mil millones en 2012, según el diagnóstico que realizó de la empresa su director general, Francisco Rojas, en
febrero pasado.
De acuerdo con el Sistema de Información Energético de la Secretaría de Energía, en 2011 el uso de combustóleo para
generación de electricidad fue 176 mil 874 barriles diarios y en 2011 alcanzó 201 mil 20 barriles por día, un incremento de 13.6
por ciento entre un año y otro.
En el caso del diesel, el incremento en ese periodo fue de 46.2 por ciento, al pasar de 8 mil 278 barriles diarios a 12 mil
189.
La participación de centrales que utilizan combustóleo pasó de 40 por ciento en 2011 a 45 por ciento en 2012, según la
Secretaría de Energía.
Rojas Gutiérrez refirió en su diagnóstico que los ciclos combinados y las centrales hidroeléctricas que utilizan gas natural y
agua, respectivamente, son las tecnologías más baratas para generar electricidad, pero su uso se limitó por la falta de
infraestructura de transporte de gas y de agua en las presas.
El costo para CFE por cada millón de BTU de combustóleo es de 17 dólares, mientras que el gas natural se vende en 4
dólares.
El uso de combustóleo superó las expectativas de CFE en 2012, pues planeaba destinar 111 mil 865 millones de pesos y
terminó gastando 132 mil 25 millones.
Las tarifas que se aplican al sector industrial y la Doméstica de Alto Consumo tienen variaciones mensuales relacionadas
directamente al uso de combustibles para generación y, al optar por unos más caros, serán de las primeras en verse afectadas.
David Crisóstomo, analista de IHS Cera, refirió que en condiciones normales las plantas que generan electricidad a base
de combustóleo y diesel se utilizan más como respaldo, pues la CFE está obligada a generar al menor costo, pero en este caso
hay desabasto de gas y poca agua en las presas.
Agregó que hay zonas donde el combustóleo o el diesel no pueden dejar de utilizarse porque sólo tienen esta fuente de
suministro.
La CFE tiene 17 centrales de generación eléctrica a base de combustóleo.
Reducen a gas el sobreprecio
Por Alfredo González (07-May-2013).La Comisión Reguladora de Energía (CRE) acordó con la industria nacional una reducción de los originales
63 centavos a sólo 39 centavos de dólar que se aplicarán al sobreprecio por Gigajoule (GJ) de gas consumido
para financiar las importaciones de Gas Natural Licuado (GNL) que complementen la oferta nacional del
hidrocarburo.
Con ello se busca evitar las "alertas críticas" en el uso del combustible que desde el año pasado han
limitado su consumo de empresas del centro y occidente del País, dada la saturación de ductos.
El precio de venta de primera mano del gas para mayo está establecido en 43.2689 pesos por GJ.
Al tipo de cambio interbancario de ayer, la anterior cantidad en pesos equivale a 3.57 dólares por GJ,
unidad que equivale a unos 0.95 millón de BTUs, otra forma en que se comercia internacionalmente el
hidrocarburo.
Con la reducción de 63 a 39 centavos de dólar, el precio final del gas, a la tarifa vigente, bajaría de 4.20
a 3.96 dólares por GJ, esto es 5.7 por ciento menos, aunque de cualquier forma 10.9 por ciento más que el precio
vigente de primera mano.
En un comunicado, el presidente de la Confederación de Cámaras Industriales (Concamin), Francisco
Javier Funtanet Mange, consideró que las pláticas para ajustar el sobreprecio del gas resultaron favorables.
Sin embargo, hasta ayer no estaba claro si se van a aplicar penalizaciones sobre los consumos excedentes
de gas, tal y como lo difundió el pasado 21 de marzo la CRE.
En esa fecha, el regulador señaló que cuando una empresa rebasara "sus derechos adquiridos" de
consumo, basados en un promedio observado por algunos años (no definió cuáles), esa parte se pagaría con un
precio de la tarifa de primera mano más el sobreprecio del doble.
Y si ese excedente se diera durante una alerta crítica, el importe a pagar se multiplicaría por cinco, a unos
20 dólares.
Funtanet refirió que la Secretaría de Energía (Sener), en conjunto con Pemex y la CFE, tienen ya en
proceso la solución definitiva a partir del 2015 para la distribución de gas natural en el País, a través de
inversiones en gasoductos y el aumento de capacidad de compresión del gas en el sistema
Electrocutan finanzas a CFE
Por Alejandra López (17-May-2013).En 10 años, la situación financiera de CFE se ha deteriorado notablemente, y ejemplo de ello es que las tarifas que
cobra no alcanzan para cubrir sus costos, el endeudamiento de la empresa ha crecido 371 por ciento y el patrimonio ha
caído 82.2 por ciento.
Adicionalmente, la empresa tiene una cartera vencida que suma 44 mil 144 millones de pesos, equivalente a 14 por
ciento de la facturación de todo 2012, de acuerdo con el diagnóstico que realizó el director general, Francisco Rojas, a
finales de febrero.
La empresa enfrenta históricamente insuficiencias presupuestales que en 2012 fueron de 10 mil millones de pesos y
para 2013 se espera que crezcan a 54 mil millones.
"Los costos se incrementaron; principalmente, el de energéticos, que representa 84 por ciento de los costos de
explotación y alrededor de 40 por ciento de los costos totales", apunta el documento.
CFE utiliza el Aprovechamiento (que se calcula anualmente a partir de sus ingresos) para compensar el subsidio
eléctrico, aunque en la última década no ha sido suficiente.
Diferencia entre subsidio y aprovechamiento
(Millones de pesos)
Deterioro patrimonial
Patrimonio de CFE
(Millones de pesos de marzo de 2013)
En la última década, entre 2003 y 2013, el patrimonio (capital contable) de CFE se redujo 82.2 por ciento en términos
reales.
Dependencia del costo
Electrico al Costo del Gas Natural
Ejemplos de Sistemas de
Absorción en el mundo
• A continuación presentare ejemplos de
sistemas de absorción en México y el
mundo.
• Tres empresas fabricantes de estos
sistemas:
• COLIBRI-BR (Holanda) (Agua/Amoniaco)
• BROAD (China) (Bromuro de Litio/Agua)
• THERMAX (India) (Bromuro de Litio/Agua)
ARP Coffee Industry, Mexico
ARP Food Industry, Portugal
ARP Ice rink, Sweden
ARP Coffee industry 1st
extension, Russia
ARP Fruit Industry, Germany
Spain User
Madrid Airport
Air conditioning area: 500,000m2
Model: BDH250 × 6
Function: cooling
Cooling capacity: 17,445kW(4,960Rt)
Fuel: hot water
American User
BD136 Honeywell - DOE Cogen Project
Air conditioning area: 20,000m2
Model: BE300
Function: cooling
Cooling capacity: 3,489kW(992Rt)
Fuel: exhaust
American User
Con Edison Inc.
Air conditioning area: 18,600m2
Model: BE65×2
Function: cooling
Cooling capacity: 1,512kW(430Rt)
Fuel: recovery heat from power plant
American User
Duke Solar Energy
Air conditioning area: 5,000m2
Model: BS20
Function: cooling
Cooling capacity: 233kW(66Rt)
Fuel: solar energy
French User
Holiday Inn Crowne-Plaza
Air conditioning area: 7,500m2
Model: BZ20 × 2
Function: cooling & heating
Cooling capacity: 465kW(132Rt)
Fuel: natural gas
California State University, Fullerton, CA
4.6 MW Power, 2600 TR of Cooling
IBM Data Center Syracuse University, NY,
780kW Power, 300 TR of Cooling
IBM Mathworks, Boston, MA
260kW Power, 100 TR of Cooling
3500 ton Ex Gas Driven Chiller
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