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

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

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

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.

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

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

Demanda de Calor Industrial en Chile

Source: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

Fuente: AppSol, Energía Solar térmica para la industria. Aiguasol (2015)

Demanda de calor industrial

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)

Recurso solar

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

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

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

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

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

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)

Planta Pampa Elvira Solar – Codelco: Gabriela Mistral

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]

AppSOL

• Perfiles característicos de consumo energético por industria

• Potencial

– Bruto

– Viable

• Detalles en :

www.appsol.cl

Calor Solar para Procesos Industriales

Demanda Energética

Recurso Solar

Capacidades

Entidades Públicas

Calor solar para Procesos Industriales

• Tecnologías Solares Térmicas

– Maduras

– Disponibles en el Mercado

• Integración

• Calidad

• Confiabilidad

• Conocimiento especifico

ship-plants.info

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

Integración del Sistema

ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS INDUSTRIALES

Abril 20, 2016

FRAUNHOFER CHILE RESEARCH (FCR)

CENTER FOR SOLAR ENERGY TECHNOLOGY (CSET)

José Miguel Cardemil

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ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL