revista cogeneración octubre

Eficiencia y Ahorro en EnergíaCogeneración

Volumen 5Número 56Oct. 2013

El Ciclo TermodinámicoMiller de Alta Eficiencia.

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

www.electriz.com.mx

El ciclo Miller es una evolución del ciclo termodinámico Otto, el sistema tradicional

de operación de los motores a combustión interna. Desde el punto de vista de los

componentes mecánicos los motores que funcionan con los dos ciclos son

prácticamente iguales; el Ing. Milller observó que una parte importante de la

potencia generada en la fase de explosión/expansión (que es la fase en la cual se

genera la potencia del motor) se utiliza en la sucesiva fase de compresión y, con el

objetivo de disminuir esta parte de potencia necesaria para el funcionamiento del

motor y no disponible al usuario final, modificó el momento de cierre de la válvula

de admisión del motor, retardándolo. En conclusión, una parte de combustible se

regresa sin participar en la generación de potencia pero se utiliza una cantidad

menor de potencia en la fase de compresión: calibrando oportunamente el cierre

de la válvula de admisión equilibrando la potencia “perdida” (menor combustible

introducido) con la menor potencia utilizada en la compresión, se obtiene una

“ganancia” en términos de eficiencia, por otro lado es posible obtener una cierta

recuperación de la potencia “perdida” introduciendo más combustible en el motor

con un compresor específicamente diseñado.

El mismo principio se aplica en los motores rotativos con el ciclo Atkinson.

Motores que funcionan con el ciclo Miller antes descrito, son actualmente aplicados

en automóviles y en microcogeneradores representando por lo tanto una ventaja

adicional a las que ofrece de sí la propia Cogeneración.

El Ciclo Termodinámico Miller de Alta Eficiencia.

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l


www.electriz.com.mx

Ciclo Miller

Microcogenerador con Ciclo Miller

Ciclo Otto

Ciclo Miller

Admisión

Admisión

Compresión

Sin Compresión Compresión

Explosión

Explosión

Escape

Escape

$/G

J$

/GJ

Diesel @ 9,403 kcal/l (incluye $ 0.13 de flete)

Gas LP, Zona 92 @ 6,416 kcal/l, 4.1868 J/cal

Gas natural, Tarifa Doméstica @ 8,460 kcal/l (Molécula + 41.57 $/gJ de comercialización)

Gas natural Tarifa Industrial @ 8,460 kcal/l (menos de 10,000 gcal/año ó 41,868 gJ/año, consumo aprox 200 m3/h)

Gas natural Tarifa Industrial @ 8,460 kcal/l (más de 10,000 gcal/año ó 41,868 gJ/año, consumo aprox. 1500 m3/h)

Gas natural Molécula adicional notificado @ 8,460 kcal/l

Precio del Combustóleo a 37.71 GJ/mt3 (CFE) $/kW

Precio del Gas Natural (CFE) $/kW

Diesel (CFE) a 38.7 GJ/mt3 en $/kW Carbón importado (CFE) $/kW

Carbón Nacional (CFE) $/kW

Combustóleo, Precio al público de productos petrolíferos

Combustibles

* Precios por kW de combustible3** Gas natural tarifa industrial (zona centro y 200 m /h)

TIPO DE COMBUSTIBLEPRECIO

$ UNIDAD GJ/mt3 $/GJ *$/kW

PRECIO ACTUALOctubre 2013

PODERCALORIFICO

DIESEL

GAS NATURAL (Industrial)**

GAS L.P.

GAS NATURAL (Doméstico)

COMBUSTÓLEO

12.27

77.00

5.85

134.13

7.16

$/lt

$/GJ

$/lt

$/GJ

$/lt

36.2158

0.03542

25.7907

0.03542

39.3999

295.66

77.00

226.96

134.13

181.82

1.06

0.28

0.82

0.48

0.65

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l


www.electriz.com.mx

Precios de combustiblesGas LP, Gas Natural, Diesel

Índice de combustiblesDiesel, Combustóleo, Gas Natural, Carbón Importado y Nacional

Ahorro por el Autoabastecimiento con Motores de Combustión Interna

Horas

PeríodoGeneraciónen $/kWh

Por kW Por kW anualTarifa

HMInvierno Verano

TotalHr/año

Ahorro

Base

Intermedio

Punta

Total

1232

1980

484

3696

1699

3065

300

5064

2931

5045

784

8760

$1.1013

$1.3173

$2.1246

$1.3173

$0.661

$0.661

$0.661

$0.661

$0.4401

$0.6561

$1.4634

$0.6560

$1289.98

$3310.10

$1147.32

$5747.40

Para el cálculo de ahorro se considera un equipo de 1200 kW y un consumo de 130 000 GJ anuales incluyendo $0.10 por mantenimiento.Ahorro por generación con gas natural.

NOTA: HM zona central, costo sin mantenimiento, depreciación, etc.

Tarifa HM Base Tarifa HM Intermedio Tarifa HM Punta

Tarifa HM ponderada 24 hrs Generación diesel combustión interna Generación gas combustión interna

B I P

Po D GN

Nov

12

Dic

12

Ene

13

Feb

13

Mar

13

Abr

13

May

13

Jun

13

Jul 1

3

Ago

13

Sep

13

Oct

13

Electriz-CHP Index

7.00

6.00

5.00

4.00

=

UNIDAD $/kW Oct.13 RELACIÓN

kWe 1.4322

kWt 0.2795



www.electriz.com.mx

Energía Eléctrica

Tarifa Media Tensión más de 100 kW (HM) vs Costo de Generación

DemandaFacturable

HM

$ 176.23

= 5.12

Consumo anual hasta (GJ/año) 41 868 125 604 125 604

Consumo anual de (GJ/año) 17 000 52 000 130 000

Se toma un costo de gas natural a Octubre de 2013 de: Tarifa con molécula incluida $ 77.00 $ 65.57 $ 61.02 $/gJ

Se toma un costo de gas LP a Octubre de 2013 de: $ 226.96 $/gJ

La red de gas natural de presión media baja comercialmente disponible suministra hasta 200 mt3/h a: 0.350 kg/cm2

La red de gas natural de presión alta difícilmente disponible suministra sin límite de gasto a: 1 kg/cm2

El consumo de gas en motores de combustión interna supone un poder calorífico del gas natural de: 35.42 MJ/m3

Hasta (GJ/año)

MG 065

64

35.39%

51.93%

87.32%

181

0.65

18.40

0.78

0.62

0.10

0.88

57

37

-

94

82

69

-

151

131

157

-

288

205

179

-

384

312

244

-

556

297

1.07

30.19

0.78

0.62

0.10

0.88

567

2.04

57.63

0.79

0.63

0.10

0.89

0.75

0.59

0.10

0.85

776

2.79

78.87

0.76

0.60

0.10

0.86

1 085

3.91

110.28

MG 105

105

35.37%

50.84%

86.21%

MG 200

199

35.11%

50.79%

85.90%

MG 300

283

36.42%

49.48%

85.90%

MG 400

401

36.97%

51.24%

88.21%

-

0.218

-

0.015

-

0.218

-

0.015

-

0.218

-

0.015

-

0.218

-

0.015

-

0.218

-

0.015

DESEMPEÑO DE LAS UNIDADES DE COGENERACIÓN OCTUBRE 2013

440 / 480Tensión

Modelo

Potencia ISO

Eficiencia Eléctrica

Eficiencia Térmica

Eficiencia Total

kW

GJ/h

m3/h

G N $/kWh@17 000 Gj año


Mtto $/kWh

Total $/kWh G N

kW

kW a 120°C

kW

Total kW

Energía Térmica

Motor

Escape

Aceite Lub.

Total

Costo

de

Generación

V

kWe

%

%

%

psig min

psig max

bar min

bar max

Presión de Gas

Requerida

PARÁMETRO UNIDAD MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Consumo

de

Combustible

COMBUSTIBLE

NUMERO DE METANO

EMISIONES NOX

GAS NATURAL

MN80

3< 500 mg / Nm



www.electriz.com.mx

Sistemas de Cogeneración

Con el objetivo de que los datos presentados en éste Boletín de Cogeneración le sean de utilidaden su actividad profesional y con la mejor disposición de ampliar la información técnica sobre el tema,lo invitamos a ponerse en contacto con nosotros al correo: [email protected] y con muchogusto atenderemos cualquier duda o requerimiento en cuanto a aplicaciones y posibilidades de ahorrode Energía.

440 / 480 4 160 / 13 800

297

383

-

680

1 459

5.25

148.29

D600

600

41.10%

46.60%

87.70%

D800

800

41.50%

46.20%

87.70%

1 930

6.95

196.16

0.67

0.53

0.13

0.80

382

510

-

892

615

595

-

1210

798

792

-

1590

987

1016

-

2003

970

1563

320

2853

1289

2097

430

3816

2 782

10.02

282.76

0.64

0.51

0.11

0.75

3 625

13.05

368.44

0.65

0.51

0.10

0.75

0.64

0.50

0.10

0.74

4 632

16.68

470.78

0.64

0.51

0.10

0.74

0.64

0.50

0.09

0.72

6 897

24.83

700.99

9 194

33.10

934.46

D1200

1 200

43.10%

43.50%

86.60%

D1600

1 550

42.80%

43.90%

86.70%

D2000

2 000

43.20%

43.20%

86.40%

D3000

3 000

43.50%

41.40%

84.90%

D4000

4 000

43.50%

41.50%

85.00%

190

257

-

447

0.67

0.53

0.19

0.86

0.67

0.53

0.15

0.82

971

3.50

98.69

D400

400

41.20%

46.00%

87.20%

0.290

2.901

0.020

0.200

0.290

2.901

0.020

0.200

0.290

2.901

0.020

0.200

0.290

2.901

0.020

0.200

0.290

2.901

0.020

0.200

0.290

2.901

0.020

0.200

0.725

4.351

0.050

0.300

0.725

4.351

0.050

0.300

Tensión

Modelo

Potencia ISO

Eficiencia Eléctrica

Eficiencia Térmica

Eficiencia Total

kW

GJ/h

m3/h



Mtto $/kWh

Total $/kWh G N

kW

kW a 120°C

kW

Total kW

Energía Térmica

Motor

Escape

Aceite Lub.

Total

Costo

de

Generación

psig min

psig max

bar min

bar max

Presión de Gas

Requerida

PARÁMETRO UNIDAD MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Consumo

de

Combustible

COMBUSTIBLE

NUMERO DE METANO

EMISIONES NOX

GAS NATURAL

MN80

3< 500 mg / Nm

V

kWe

%

%

%

www.electriz.com.mx


l l l l l l l l l l l l


Sistemas de Cogeneración

DESEMPEÑO DE LAS UNIDADES DE COGENERACIÓN OCTUBRE 2013

revista cogeneración octubre

Documents