¿Que es Cogeneración?

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COGENERACION INDUSTRIAL

Julio 31, 2015

TALLER TECNOLÓGICO DEEFICIENCIA ENERGÉTICA


¿Que es Cogeneración?

Combustible100 %

Planta de Cogeneración (CHP) Electricidad 36 %

Calor Industrial 50 %

Pérdidas 14 %

Producción simultánea de energía eléctrica y calor útil a partir de una fuente de energía primaria


Generación convencional Vs. Cogeneración

Suministro convencional deenergía

Red pública eléctrica Generación termo-eléctrica264 U, 44% eficiencia plantaIncl. 14 % pérdidas T&D

Calor útil industrial. Vapor o fluidos a alta temperatura 222 U, 90% eficiencia.

Energía total como combustible. 486 U61.6% eficiencia convencional

Industria

Electricidad 100 U

Calor útil industrial

200 U

Cogeneración

Energía total como combustible. 349 U86% eficiencia cogeneración

Ahorro de energía primaria / combustible

137 U28.3%

Total energía requerida

300 U


Generación convencional Vs. Cogeneración EJEMPLO

Suministro convencional deenergía

Facturación anual Red pública eléctrica 5,359,368 US$/año@ 0.0644 US$/kWh

Facturación anual Suministro de gas,90% eff. 1,701,006 US$ /año699,837 MMBtu/año (HHV)@ 3.5 US$/MMBtu(3.69 US$/Gjoule0.01119 US$/kWh)

Facturación total

7,060,374 US$ /año

Industria

Electricidad 10,000 kWe

83,220,000 kWh/año

Calor útil 13,889 kWth

115,584,258 kWh/año

Cogeneración

Combustible 3,061,786 US$/año O&M 832,200 US$/año Amortización 998,640 US$/año

Costo total 4,892,626 US$/año

Ahorro anual 2,167,748

31%

Total energía requerida

198,804,258 khW

86% eficiencia cogeneración

(valores típicos indicativos)


Principales Beneficios de la Cogeneración

� Incremento de rentabilidad y competitividad de usuario(s) si el sistema se ha optimizado.

� Mejora aprovechamiento de combustibles y reducción de pérdidas eléctricas al instalarse en o en las proximidades del usuario final.

� Aplicable en múltiples industrias y sectores.

� Escalas apropiadas en función de los requerimientos eléctricos y térmicos del usuario(s).

� Reducción de emisión de gases de combustión a la atmósfera.

� Contribuye a descongestionar red eléctrica pública mejorando los servicio eléctrico a usuarios generales.


La aplicación depende de factores como:- Escala - Relación demanda eléctrica – térmica- Perfil operativo- Combustible

MicroturbinaMotor a gasBaja capacidad

Potencia eléctrica

Motor a gasMedia capacidad

Turbina a gas Turbina a vapor

Doméstico Comercial Municipal Industrial

Stirling

Motor a gas

Tecnologías “Primotores”

EnfoqueSiemens


Turbina a gas SGT-750 Descripción General

PotenciaPotencia Eficiencia Eficiencia

EjeEje 37.1 MW 37.1 MW 40.0% 40.0%

ElElééctricactrica 35.9 MW35.9 MW 38.7%38.7%

Ciclo Comb.Ciclo Comb. 47.7 MW 47.7 MW 51.7%51.7%

Turbina de potencia libre Turbina de potencia libre a 6 100 rpma 6 100 rpm

1313--etapas de compresoretapas de compresor TecnologTecnologíía de 4a de 4°° generacigeneracióón en DLE n en DLE Capacidad de combustible dualCapacidad de combustible dual

EscapeEscape

Caudal de gases Caudal de gases 113 kg/s113 kg/s

TemperaturaTemperatura 462 462 ººCC


Turbogenerador tipo paquete Turbina a gas

Generación de Energía 20,3 x 4,8 m

Salida de aireDe ventilación

Sistemas auxiliares

Compartimento TG Puerto de inspeción

Reductor de velociad

Generador AC

Grua de mantenimiento

Escape


Arreglo Turbina de gas – Caldera de recuperación de calor para producción de vapor (HRSG)

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100 % combustible

Caldera de recuperación de calor (HRSG)

Turbina a Gas

11.2 % pérdidas

51.6 % calor a proceso

37.2 % electricidad

Eficiencia total 88.8 %

Generador eléctrico

Diagrama flujo sistema cogeneración / Turbinas a gas


Turbina industrial a vapor y grupo turbogenerador


Cogeneración turbina industrial a vapor

Vapor

Agua

Combustible

Caldera

Generadoreléctrico

Turbina a vapor

Red

Instalaciónfábrica

Uso Ind.


51–66 MW

Ind. Trent 60

Portafolio turbinas a gas SiemensIn

dust

riale

s y

aero

-der

ivad

as

50 H

z SGT5-8000H

SGT5-4000F

SGT5-2000E

307 MW

172 MW

400 MW

SGT6-8000H

114 MW

SGT6-5000F

SGT6-2000E

286 MW

232 MW

60 H

z

Gra

n -

esca

la

50 o

r 60

Hz

32 / 34 MW

24 / 25 MW

8 / 8 MW

7 / 8 MW

Ind. Trent 60

5 / 6 MW

37 / 38 MW

19 / 19 MW

13–14 / 13–15 MW

48–51 MWSGT-800

SGT-750

SGT-700

SGT-600

SGT-500

SGT-400

SGT-300

SGT-200

SGT-100

4–6 MW

27–34 MWInd. RB211

Industrial 501 Aero-derivatdaIndustrial

Generación Distribuida


Boeing 777

Industrial Trent 60

Siemens Industrial Trent 60 Aaero-derivada


Turbinas de Vapor Industriales

Tipo

SST-050SST-060SST-100SST-110SST-120SST-150SST-200SST-300SST-400SST-500SST-600SST-700SST-800SST-900 250

Salida de Potencia(MW e)0,5 1 2 5 7 10 15 75 100

6

8,5

7

10

20

10

50

65

100

100

175

150

250

3 20 30 50 150 250


Aplicaciones típicas en la industria

Pulpa & Papel

Química y Petroquímica

Alimentos y bebidas

Agro industria

Comercial, servicios

Azucar & Etanol

Metales & Minas

Cogeneración Prod. Independiente y urbano


Turbina Industrial a GasRendimiento y criterio de selección

Factores que afectan a la potencia de salida:

� Pérdidas en sistemas de admisión y escape

� Humedad

� Tipo/calidad del combustible

� Temperatura ambiente

� Altitud

� Presión Atmosférica

Potencia de Salida del Generador y Consumo Caloríf ico vs Temperatura del Aire de Admisión de Compresor

Flujo de Gas de Salida y Temperatura de Salida vs Temperatura del Aire de Admisión de Compresor

Temperatura de Admisión °C

Temperatura de Admisión °C


SGT-100 Instalación para Generacion eléctrica y Cogeneración

William Grant Distillers, Scotland, UK

� 1 x SGT-100 (5 MW)

� Toda la demanda de electricidad y vapor se

emplea en la instalación de cogeneración

� El exceso de energía eléctrica se exporta a la

red nacional.

� Reducción de costos de energía

GENERADOR DE VAPOR PARA

RECUPERACIÓN DE CALOR


SGT - 300 instalación en cogeneraciónGas natural, bajo NOx

Chart

Universidad de New Hampshire, USA

� Población de estudiantes de 13,000

� Temperatura ambiente puede variar de -28°C a +32°C

� Operación planeada 8,500 horas por año

� Entra en se servicio a inicios de 2006

� 7.6 MW de potencia eléctrica

� 35 MWth de calor como vapor

� Eficiencia general de cogeneración de 77%

� <10ppmV de NO x, SOx y CO

� 10 años LTP

Generadorde Vapor

ParaRecuperación

De Calor


SGT - 400 Turbina de gasInstalación en Tri-generación

Desarrollo Riverbay Co-Op (New York, USA)

� Calefacción distrital, electricidad, calentamiento y enfriamiento para 60,000 residentes en el área de Bronx en Nueva York.

� 40 MW de energía eléctrica

2 x SGT-400 + 1 x SST-300 turbina de vapor. 16 MW de electricidad se exportan a la red eléctrica de Nueva York.

� El vapor generado por el calor de escape también es usado para proveer calor en el invierno y refrigeración vía chillers de absorción en el verano.


Diagrama de flujo Trigeneración (EJEMPLO)

Vapor

Suministro de Gas

Potencia5 MW

By-pass

Alimentación de agua a calderas

DamperSGT 100-1S

Vapor

Aire

Gases escape

Vapor

Boiler Feed Water

Aire

Caldera Respaldo (frío)

Caldera en operación

Absorción

ChillerAbsorción

ChillerAbsorción

ChillerAbsorción

ChillerReposición

AguaAcondicionamientDe agua

Retorno agua Agua HeladaA proceso

11 kV

Exportación / importacióna la red eléctrica externa

Demanda pico 7 MW

Gases escape


Proyectos recientes en M éxico

Zinc Nacional (PROMAX Energia)� 1 x SGT 400 (14.4 MW ISO)� 1 x SST 060 Steam Turbine� Cogeneración� San Nicolás delos Garza, N.L.

Energía MK KF (Grupo Kaltex)� 1 x SGT 750 (37 MW ISO)� Cogeneracion� Altamira, Tamps


Ref. turbinas a gas media capacidad (15 – 50 MW)

SGT-700 – Sochi, Rusia2 x SGT-700 ciclo combinado

SGT-600 – Quarantine, Australia4 x SGT-600 generación de potencia

manejo de carga punta

SGT-500 – Jebel Ali, UAE2 x SGT-500

aplicación industrial CHP

SGT-800 – Frankfurt, Alemania2 x 50.5 MW(e) SGT-800

cogeneración Ind. Química

SGT-750 – Lubmin, Alemania CHP calentamiento gas natural

SGT-800 – Moscu, Russia2x SGT-800 CHP - Ciclo combinado


COGENERACION INDUSTRIAL

GRACIAS !!

Juan Carlos Quintero C.

[email protected]

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