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ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES
Abril 20, 2016
FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR)
CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGY (CSET)
José Miguel Cardemil
UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
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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
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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 23.000 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
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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.
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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.
CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGIES - CSET:LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
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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
34,1%
19,0%20,5%
6,2%
20,0%
0,1%OIL
NATURALGASCOAL
HYDRO
BIOMASS
PRIMARY ENERGY CONSUMPTION
22%
33%
45%
DEMANDA energética por uso
Electricidad
Transporte
Calor y
refrigeración
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Demanda de Calor Industrial en Chile
Source: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)
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Fuente: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)
Demanda de calor industrial
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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)
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Recurso solar
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Calor Solar
• Componentes para conversión de radiación solar
Torre Solar: capacidad de planta ~ 10 MWel, temperatura de operación 600-1200 °C
Disco Stirling: capacidad por unidad ~ 10-25 kWe
temperatura de operación 600-1200 °C
Colectores Cilindro Parabólicos, Reflectores lineares Fresnel: capacidad de planta ~ 30-80 MWel, temperatura de operación < 550°C
Colector de tubo evacuado, Colectores compuestos: capacidad por unidad ~ 1 kWth, temperatura de operación < 150°C
Colector plano: capacidad por unidad ~ 1 kWth, temperatura de operación < 100°C
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Tem
pera
tura
de o
pera
ció
n[°
C]
1000
100
Tamaño de Planta [MWth]
1001010,10,01
SHC
CSP
Process
Heat
Tecnologías Solares Térmicas
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Recurso solar en Chile
Ubicación de faenas
mineras en Chile
(www.consejominero.cl, 2007)
El recurso solar es apto para cualquier aplicación solar:
PV Agua caliente sanitaria CSP Entre otras tecnologías
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Planta Termosolar Minera Centinela
• Inversión de US$15M
• Tecnología: colectores cilindros parabólicos , Abengoa PT-1 (13,2 m2, 1280 unidades)
• Área de apertura: 16896 m2
• Almacenamiento térmico: 3 tanques con agua de 100 m3 cada uno
• Fluido de trabajo: agua presurizada a 13 bar
• Temperatura a la salida de la planta: 85 °C
14
Foto aérea, Google MapsDiario La Tercera 30 Julio 2011
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Planta Termosolar Minera Centinela
• Sustituye 55% del diésel requerido en los calentadores de la planta SX-EW
• Ahorro aproximado US$ 2m/año
• Reduce 4% del total de emisiones de CO2 de la operación
15
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Planta Pampa Elvira Solar – Codelco: Gabriela Mistral
Sistema solar térmico
Ejecutor: Energía Llaima y Sunmark
44.000 m² colectores solares planos (2928 colectores de 15m2 c/u)
4.600 m³ de almacenamiento (80-90°C)
85-100% 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)
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Planta Pampa Elvira Solar – Codelco: Gabriela Mistral
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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[MMm2] 113[MMm2]
Site technical Potential: 1.5[MMm2] 105[MMm2]
Economically Viable Potential: 1.5[MMm2] 386[Mm2]
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AppSOL
• Perfiles característicos de consumo energético por industria
• Potencial
– Bruto
– Viable
• Detalles en :
www.appsol.cl
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Calor Solar para Procesos Industriales
Demanda Energética
Recurso Solar
Capacidades
Entidades Públicas
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Calor solar para Procesos Industriales
• Tecnologías Solares Térmicas
– Maduras
– Disponibles en el Mercado
• Integración
• Calidad
• Confiabilidad
• Conocimiento especifico
ship-plants.info
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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
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Integración del Sistema
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ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES
Abril 20, 2016
FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR)
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José Miguel Cardemil
UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL