Cogeneración Ecológica, con Generación en sitio.

INDEX - IBIZZA

Irapuato a 0° Grados

CADENA DE FRIO

Ing Thomas W. Newell OrozcoCogeneración Navitas, S.A. de C.V.tnewell@gruponavitas.comt- 55-5284-8075c. 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)

• 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)

Ecología, Eficiencia y Cogeneración

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

Combustionchamber

Exhaust output

Recuperator

Fuel injector

Air bearings

Compressor

Generator

Air intake

Cooling fins

Turbine

• Mas de $100M de dólares invertidos en investigación

• 95 Patentes Tecnológicas en USA• Tecnología de cojinetes de aire• Una sola parte en movimiento• Sin refrigerantes, aceite o grasa

• Tecnología flexible y económica• 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

La Microturbina de Capstone

Spring

Foil

Shaft

Comparación de Turbinas de Gas

Capstone C200 Capstone C1000

Siemens SGT-100Ingersol Rand MT250

Elliott TA100R

Rolls Royce 501-KB5S

Kawasaki GPB15D

OPRA Turbines OP16-3B (DLE)

Solar Turbines Saturn 20

Solar Turbines Centaur 40Solar Turbines Centaur 50

Solar Turbines Mercury 50

Kawasaki GPB30D

Kawasaki GPB60DRolls Royce 501-KB7S

Dresser-Rand KG2-3CDresser-Rand KG2-3E

General Electric GE5-1 (DLN)

14

16

18

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40

0 1 2 3 4 5 6

Elec

trica

l Effi

cien

cy (%

)

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

C30

C200

C1000

  Dimensiones Peso

(Grid Connect & Dual Mode)

C30 76 x 152 x 196 cm 405 a 578 kgC65 76 x 196 x 211 cm 1,000 a 1,364 kgC200 170 x 366 x 249 cm 1,727 a 3,636 kgC1000 244 x 853 x 290 cm 7,727 a 12,955 kg

Propuesta Capstone

33% av. utilityefficiency

Compresor Promedio de Refrigeración

COP 2.5

531 TR / 1,875 kWt

750 kWe

1,522 kW

waste2,272 kW

Combustible

575 kWwaste

2,272 kWCombustible

1,232 kWth

Instalación Tradicional Capstone ICHP

750 kWe

Chiller de Absorción BrLi/H2OCOP 1.2

260 TR / 917 kWt

Sistema de Cogeneración de Frío

• Existen varios sistemas de absorción y adsorción:• 1. Absorción: NH3/H2O o Amoniaco/Agua

2. Absorción: Agua/Bromuro de Litio3. Absorción: Agua/Cloruro de Litio4. Adsorción: Agua/Sílica Gel5. Adsorción: Carbón activado /Metanol6. Sorción de ciclo abierto, Desecante solido7. 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

DefinicionesSORCION:

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

• 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.

• 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.

Fuente de Calor

Sistema de Cogeneración con Bromuro de Litio

• 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.

• 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.

Eficiencia del systema COPTipo de Chiler COP en sitio Factor de Origen

a sitioCOP 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

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.

COP Neto – Es el COP Neto tomado desde el combustible original que se utilizo.

Perdidas de electricidad

Fuente: Datos internacionales, estimación con datos de Oferta y Pérdidas de Electricidad de Electricity Information, 2008, AIE/OCDE. Datos de CFE y LyFC, SENER.

Genera CFE electricidad cara y suciaPor 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 sobreprecioPor 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 Deterioro patrimonial (Millones de pesos) 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

Air conditioning area: 500,000m2 Model: BDH250 × 6Function: coolingCooling capacity: 17,445kW(4,960Rt)Fuel: hot water

Madrid Airport

Air conditioning area: 20,000m2 Model: BE300Function: coolingCooling capacity: 3,489kW(992Rt)Fuel: exhaust

BD136 Honeywell - DOE Cogen Project

American User

Air conditioning area: 18,600m2 Model: BE65×2Function: coolingCooling capacity: 1,512kW(430Rt)Fuel: recovery heat from power plant

Con Edison Inc.American User

Air conditioning area: 5,000m2

Model: BS20Function: coolingCooling capacity: 233kW(66Rt) Fuel: solar energy

Duke Solar Energy American User

French User

Air conditioning area: 7,500m2 Model: BZ20 × 2Function: cooling & heating Cooling capacity: 465kW(132Rt)Fuel: natural gas

Holiday Inn Crowne-Plaza

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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