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Cogeneración y Autoproducción de Energía en Hospitales

Antonio Gómez Expósito Dpto. de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Sevilla

Granada, 15-9-2015 XXXIII Seminario de Ingeniería Hospitalaria

SUMARIO

•  Panorama energético actual

•  Cogeneración en hospitales

•  Autoproducción renovable en hospitales

Producción mundial de electricidad: flujos de energía (TWh)

15.623/49.555= 31,5% eficiencia media

Fuente: Agencia Internacional de la Energía (2008)

Eficiencia sistema eléctrico (EEUU)

“Central thermal power plants stopped getting more efficient in the 1960s, bigger in the 1970s, cheaper in the ‘80s, and bought in the ’90s” - Rocky Mountain Institute

Usos del agua

Potencia eléctrica instalada en España

fuente: www.ree.es

Tipo Potencia Utilización

Nuclear 7.853 MW 7.046 h (80,4%)

Carbón 11.758 MW 3.241 h (37,0%)

Fuel/gas 3.429 MW Ciclos combinados 27.194 MW 912 h (10,4%)

Cogeneración 7.361 MW 4.254 h (48,6%)

Hidráulica 19.804 MW 1.870 h (21,4%)

Eólica 22.959 MW 2.410 h (27,5%)

FV 4.538 MW 1.780 h (20,3%)

Solar térmica 2.308 MW 1.930 h (22,0%)

Otras renovables 957 MW

57.6 GW

50 GW

Demanda punta: 40 GW (45 GW en 2007) Demanda promedio: 30 GW

Diciembre 2013:

(25%)

(30%)

Producción de electricidad en España

283 TWh 2012

2013 261 TWh (-2.3%)

Dinamarca 49%

Letonia 42%

Finlandia 38%

Alemania 14%

EEUU 12%

Europa 11%

Reino Unido 10%

Mundo 9%

fuente: www.ree.es

Cogeneración

12,5 % España

Producción de electricidad en España

283 TWh

% España

2012

2013 261 TWh (-2.3%)

Noruega 98%

Dinamarca 45%

Alemania 24%

Mundo 22%

Francia 18%

Reino Unido 16%

EEUU 12% fuente: www.ree.es

Renovables

Plantas de cogeneración Producción simultánea de energía eléctrica y calor para un determinado proceso (industrial, agrícola, calefacción): turbina de vapor o gas, grupo diesel, microturbina o pila combustible.

Fuente: The Association for Decentralized Energy (http://www.theade.co.uk)

Generación convencional versus Cogeneración

Fuente: The Association for Decentralized Energy (http://www.theade.co.uk)

Eficiencia energética

Plantas de trigeneración Producción simultánea de energía eléctrica, calor y frío por absorción

(rendimiento >80%)

Industrias cárnicas, lácteas, petroquímica...

Cogeneración: la generación más eficiente

Fuente: The Association for Decentralized Energy (http://www.theade.co.uk)

Térmicas convencionales

Ciclos combinados

Cogeneración

Trigeneración

Cogeneración

Ventajas

•  Ahorro de energía primaria (y agua) •  Reducción de emisiones (globales) •  Eliminación de pérdidas en la red •  Servicios de red ? •  Seguridad de abastecimiento ? •  Competitividad frente a precios de mercado ?

Inconvenientes

•  Aumento de emisiones (locales) •  Contaminación acústica ?

Cogeneración en hospitales

> 20 instalaciones en Reino Unido > 200 instalaciones en USA (4%)

•  Ejemplo: Kings College Hospital, (Londres)

1.000 camas (700.000 habitantes)

Sistema de trigeneración: •  1,8 + 2,4 = 4,2 MWe turbinas de gas •  10 ton/h recuperación gases + caldera combustión •  1.700kW Intercambiadores de calor •  2 x 1.250kWe enfriadores por absorción •  2 x 2.300 KVA generadores diesel reserva

Cogeneración en hospitales españoles

> 20 instalaciones

•  Ejemplo: Vall d’Hebron, Barcelona

1.150 camas

Sistema de trigeneración: 4,8 MWe (turbina de gas) 1992: proyecto pionero en España (3,8 M€ cogeneración) 2002: trigeneración

•  Ejemplo: Gómez Ulla, Madrid 2.000 camas

Sistema de trigeneración: 5,8 Mwe (2 motogen. a gas) 2003: 5,5 M€

Cogeneración en hospitales andaluces

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía (2010)

TOTAL: 7,6 MWe

Cogeneración HUVN Granada

944 camas Sistemas de trigeneración: 2003-Caleta: 1,6 MWe, motores a gas (inversión 4,3 M€) 2013-Cartuja: 1 MWe, (inversión 1,6 M€) Generación FV Generación solar térmica

79 % fuente externa 21 % propia (Caleta) (+8,5% consumo gas)

Energía eléctrica (2013): 19.600 MWh (parada grupo cogen. en Caleta)

Cogeneración HUVN Granada Fuentes energéticas HUVN (2013)

62 % fuente externa 38 % propia Energía eléctrica (2012): 20.400 MWh

Costes normalizados de energía (LCOE) CHP por tipo de combustible (EU-28)

Precio medio electricidad (2013) < 20.000 MWh/año: 12,7 c€/kWh

Microturbinas Ventajas

•  Pocas partes móviles (menor mantenimiento) •  Compactas y modulares •  Menores emisiones y ruido •  Eficiencia eléctrica 25-30% (>80% con cog.)

Pilas de combustible Ventajas

•  Pocas partes móviles (mantenimiento) •  Compactas (?) y modulares •  Mínimas emisiones, muy silenciosas •  Mayor eficiencia eléctrica 40-50% (>80% con cog.)

Inconvenientes 1,4 MW Direct FuelCel

•  Generan CC (inversor) •  Durabilidad (mantenimiento)

Curvas duración-carga Generador único de 370 kWt

Curvas duración-carga Generador único de 600 kWt

CHP 600 kW

< 4000 h de funcionamiento

Curvas duración-carga 2 generadores de 185 kWt (2x185=370)

CHP 185 kW

CHP 185 kW

8000 h de funcionamiento

Costes normalizados de energía (LCOE) Tecnologías CHP en 2020 (EEUU)

Precio medio electricidad (2013) < 20.000 MWh/año: 12,7 c€/kWh

Autoproducción de energía en hospitales

•  Energía geotérmica (HVAC)

•  Energía termosolar (ACS)

•  Energía fotovoltaica

Ejemplo: Majuro Hospital (Marshall Islands)

210 kW, 257 MWh/año

Ejemplo: 600-bed Medical Center (Santa Clara, CA)

1 MW, 1700 MWh/año

Costes normalizados de energía Tecnologías renovables y convencionales