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SEMINARIO DE CAPACITACION :SEMINARIO DE CAPACITACION :

LIMA, SEPTIEMBRE/ OCTUBRE DEL 2008LIMA, SEPTIEMBRE/ OCTUBRE DEL 2008

““EFICIENCIA ENERGETICA Y EFICIENCIA ENERGETICA Y ADMINISTRACION DE LA ADMINISTRACION DE LA

DEMANDA EN EL SECTOR DEMANDA EN EL SECTOR PRODUCTIVOPRODUCTIVO””

ORGANIZADORES:ORGANIZADORES:

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TEMA V: TEMA V: ASPECTOS TECNOLÓGICOS Y ECONÓMICOS DE LA COGENERACIÓN

ING. AMADEO CARRILLO VILLENAING. AMADEO CARRILLO VILLENA

PARTE I: GENERALIDADES

PARTE II: SISTEMAS DE COGENERACION

PARTE III: VIABILIDAD DE LA COGENERACION EN EL PERÚ

PARTE IV: ALGUNOS CASOS DE PROYECTOS VIABLES

CONTENIDO:CONTENIDO:

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PARTE I: GENERALIDADESPARTE I: GENERALIDADES

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CONCEPCION TRADICIONAL DE LA INDUSTRIA ELECTRICA

GENERACIÓN TRANSMISIÓN

DISTRIBUCIÓN

NUEVA CONCEPCION DE LA INDUSTRIA ELECTRICA

GENERACION DISTRIBUIDA

“Unidades generadoras relativamente pequeñas, ubicadas cerca al punto de consumo con la opción de interactuar con la red eléctrica, considerando la máxima eficiencia.

Independiente

Motor recip. respaldoPeak sheving

Fabricante de chips

Celda de Combustible Calidad

Turbina de CombustiónCalor de proceso

Celdas fotovoltaicasy de combustible

Localización aislada Turbina de gas y soportede la Red

EstaciónReceptora

Estación Central

Hospital

Subestación

Residencia

Planta Química

SISTEMA ELECTRICO QUE INCORPORA GD

COGENERACION

• Es la producción simultánea de energía mecánica y térmica, ambas utilizadas, a partir de una sola fuente de energía primaria.

PARTE I I: SISTEMAS DE COGENERACIONPARTE I I: SISTEMAS DE COGENERACION

ESQUEMAS DE COGENERACION(Cic lo c abeza)

ESQUEMAS DE COGENERACION(Cic lo c o la)

La c ogenerac ión ahorra energía pr im ar ia

Combustible Turbina de Gas Generador

CalderaGases de Escape

Intercam-biador de Calor

Electricidad

Vapor

Gases de Escape

Aire

Agu

a

D IAGRAMA DE FLUJO

Agua caliente

SISTEMA DE COGENERACION CON TURBINA DE GAS

Entrada100%

Turbina de gasPérdida Generador

7.4 %

Pérdida de Gasesde Escape12.9 %

Gases de Escape67.6 %

Electricidad

Vapor

Agua Caliente

25.0%

51.4%

3.3%

79.7%

BALANCE DE CALOR

COGENERACION CON TURBINA DE GAS

VENTAJAS

• Amplia gama de capacidades, desde 100 kW hasta 100 MW.

• Eficiencia eléctrica moderada (27 a 39%; pero altas eficiencias globales, arriba del 80%.

• Temperatura alta de la energía calorífica.

• Bajo costo relativo de inversión.

• Tiempo corto de arranque.

• Requiere de poco espacio.

• Alta relación Elrctricidad/Calor

DESVENTAJAS

• Baja eficiencia en carga parcial.

• Vida útil relativamente baja (10-15 años).

• Limitantes en cuanto al combustible usado.

COSTOS DE INVERSION EN PLANTAS DE COGENERACION CON TURBINAS A GAS

SISTEMA DE COGENERACION CON MOTOR DE COMBUSTION INTERNA (Reciprocante)

Energía Eléctrica

Eficiencia de conversión a Energía Eléctrica del 34 al 40%

Generador

Gases de Escape: 200oC a 250oC

Recuperador de Calor

Fluido a Calentar

Eficiencia Térmica Total - Aprox. 70%

Combustible

• VAPOR = 0.5 Ton/Mw-Hr

Motor CombustiónInterna ( Reciprocante )

Vapor Baja Presión= 10 a 15 kg./cm2

Agua Caliente de 80oC a 100oC

COGENERACION CON MOTORES RECIPROCANTES

VENTAJAS• Alta eficiencia eléctrica (hasta 45%)

y alta eficiencia global del orden del 70%.

• Bajo costo de inversión. • Vida útil relativamente larga (15 a

20 años). • Capacidades desde 15 kW a

mayores de 20,000 kW.• Alta eficiencia a baja carga. • Consumo medio de agua de

enfriamiento.• Requiere de poco espacio para su

instalación

DESVENTAJAS• Altos costos de mantenimiento.

• Baja temperatura de la energía térmica producida.

• Recuperación de energía térmica dispersa

COSTOS DE INVERSION DE SISTEMAS DE COGENERACION CON MOTOR DIESEL

COGENERACION CON TURBINAS DE VAPOR

Con Turbinas de Contrapresión Con Turbinas de Condensación

COGENERACION CON TURBINAS DE VAPOR

VENTAJAS

• Capacidades de 500 kW hasta de 100 000 kW o más.

• Eficiencia global del sistema alta, (90%).

• Alta seguridad de operación.

• Vida útil larga (25 años)

DESVENTAJAS

• Altos costos de inversión.

• Tiempo de arranque muy lento.

• Baja relación de energía eléctrica/energía térmica .

COGENERACION CON CICLO COMBINADO

El ciclo combinado se aplica en procesos donde la razón energía eléctrica/energía térmica es alta.

Sus principales ventajas y desventajas son: La aplicación correcta de cada sistema de cogeneración dependeráprincipalmente de la relación de energía térmica/eléctrica, del tiempo de operación anual, de los procesos y la variación de la demanda eléctrica, entre otras. Los sistemas de cogeneración se pueden diseñar para abastecer la totalidad de la demanda térmica, o la demanda eléctrica, o una combinación de las anteriores, con la posibilidad de exportar los excedentes a la red o a otras empresas asociadas.

COGENERACION CON CICLO COMBINADO

Textil

Alimenticia

Cerámica y refractarios

Refinerías

Química y petroquímica

Centros Comerciales

Papeleras

Cerveceras

Embotelladoras

Farmacéuticas

Hospitales

Centros Turísticos

APLICACIONES INDUSTRIALES

• Alta eficiencia, lo que significa menor consumo de combustible y menores emisiones de CO2 o de otro tipo y por ende, una contribución al desarrollo sostenible.

• Significa menos pérdidas en la red eléctrica, debido a que las instalaciones suelen estar más cerca del punto de consumo, facilitando así una generación mas distribuida.

• Mayor competencia entre productores de electricidad, debido a que la tecnología de la cogeneración permite que entren en el mercado nuevos competidores.

• Oportunidades de creación de nuevas empresas. Fundamentalmente PYME, empresas en colaboración y otras fórmulas de cooperación entre partes interesadas.(de la industria, la electricidad, la tecnología)

VENTAJAS DE LA COGENERACION

PARTE III: VIABILIDAD DE LA PARTE III: VIABILIDAD DE LA COGENERACIONCOGENERACION

La cogeneración ha sido conocida en el mundo y utilizada desde principios de siglo pasado, especialmente en industrias de consumo intensivo de energía.

En los años 40 se instalaron grandes centrales térmicas e hidroeléctricas y se fueron formando los grandes sistemas interconectados. Las industrias se fueron conectando a la red y en la industria sólo se quedaron los equipos para producir la energía térmica.

El año 84 la cogeneración industrial resurge como fuente de ahorro de energía y costos dentro de las mismas plantas industriales, sin estar asociadas con las grandes plantas de potencia eléctrica.

Hoy en día con la liberalización de los mercados energéticos, las exigencias ambientales y mediante la aplicación de incentivos se está logrando en el mundo un desarrollo importante. La capacidad de energía descentralizada en el mundo era a finales del 2004 de 281,9 GW, siendo la mayoría mediante plantas de cogeneración, representando así aprox., 7,2% del total de la capacidad instalada a nivel mundial.

En Europa su contribución a la generación eléctrica es de más del 10%.

LA COGENERACION EN EL MUNDO

LA COGENERACION EN EL MUNDO

PAIS / REGION Pot enc ia Inst a lada (MW)

Pot enc ia l(MW)

Europa 70 000 (2001) 130 000 (2010)

Est ados Unidos

65 900 (2000) 92 0000 (2010)

Méx ic o 1 132 (2002) 36 500 (2020)

También se inicia en los inicios del siglo pasado con las primeras industrias de azúcar, papel, fertilizantes, etc.

Con la construcción de las grandes centrales hidroeléctricas: Mantaro, Restitución, Carhuaquero, Charcani V, Aricota y la conformación de sistemas interconectados Centro-Norte, Sur Oeste-Sur Este, algunas industrias se conectan a dichos sistemas y abandonan la cogeneración.

Actualmente se cuenta con estos sistemas sólo en industrias que usan como energía materia prima o calores residuales como en las plantas azucareras, en la Refinería de Zinc de Cajamarquilla, en la Refinería de Ilo, en Sudamericana de Fibras, en la Refinería La Pampilla.

DESARROLLO DE LA COGENERACION EN EL PERU

POTENCIAL EFECTIVO DE COGENERACION

Sector PotenciaInstalada

(MW)

Inc. EEAutog.

(MWh/año)

Exp. EE(MWh/año)

Inversión(MUS$)

Ahorro Total

(MUS$/año)

PBT(años)

Nº de Empresas

Industrial 126,4 946 051 235 534 138 471 59 420 2,3 90

Refinero 50,9 407 795 268 935 60 577 23 965 2,5 4

Minero-Metalurg.

15,6 114 770 0 10 249 2 794 3,7 16

Servicios 3,8 18 161 3 680 3 404 1 199 2,8 9

TOTAL 196,7 1 486 777 508 149 212 701 87 378 2,4 119

Fuente: “Potencial Nacional de Cogeneración mediante el uso de gas natural”, CENERGIA - IDAE/ALURE/MEM, 1999.

Reglamento de Cogeneración D.S. Nº 064-2005-EM y su Modificatoria D.S. Nº 082-2007

• Según este reglamento, el precio del gas natural aplicable a las “centrales de cogeneración calificadas” es el mismo precio que corresponde a los generadores eléctricos.

• El Cogenerador que opte por integrarse al COES, podrácomercializar su Potencia y Energía Entregada al Sistema con distribuidores, generadores y/o clientes libres.

Según la Ley de Concesiones Eléctricas• Para formar parte del COES es suficiente tener una potencia de 1

MW

NORMATIVAS DE INCENTIVO A LA COGENERACION

VALORES MINIMOS DE REE Y C PARA SER CONSIDERADO COMO CENTRAL DE COGENERACION CALIFICADA

Menor a 1 KV Entre 1-33 KV Mayor a 33 KVMCI 0,52 0,54 0,55 0,97TG 0,52 0,54 0,55 0,86CC 0,53 0,55 0,56 0,67TV-E 0,56 0,58 0,59 0,33TV-C 0,68 0,72 0,73 0,15

REE según Tensión de conexión al SistemaReglamento de Cogeneración: DS Nº 064-2005-EM

Tecnología C=E/VTV-C 0,70 0,63 0,15TV-E 0,58 0,52 0,3TG 0,55 0,50 0,4CC 0,55 0,50 0,5MCI 0,55 0,50 0,6Biomasa 0,30 0,27

Modifica Reglamento Cogeneración: DS Nº 082-2007-EM

Tecnología

REE para Potencia Instalada >3MW

C=E/V

REE para Potencia Instalada =3MW

Ya no rige. Actualmente vigente.

• Falta definir algunos aspectos en el marco legal que regula la cogeneración (costo de energía de rescate, procedimientos para el despacho).

• Falta de una política de apoyo real a la cogeneración. En la Comunidad Europea se viene fomentando ayudas diversas a la cogeneración, tales como ayuda a la inversión, las exenciones o reducciones fiscales, certificados ecológicos y planes directos de ayuda a los precios.

• Falta de experiencias cercanas que den confianza en la tecnología y en el marco institucional.

• Escasez de recursos financieros.

• Falta de seguridad en el suministro de gas natural.

PRINCIPALES BARRERAS QUE IMPIDEN ACTUALMENTE EL DESARROLLO DE LA COGENERACION EN EL PERU

OPCIONES DE FINANCIAMIENTO DE SISTEMAS DE COGENERACION

• Por el propio industrial

• Por terceros

• Por una Esco

PARTE IV: ALGUNOS CASOS DE PROYECTOS PARTE IV: ALGUNOS CASOS DE PROYECTOS VIABLESVIABLES

CASO: INDUSTRIA TEXTIL A(A nivel de estudio de pre factibilidad)

CASO: INDUSTRIA TEXTIL B(A nivel de estudio de pre factibilidad)

COGENERACION CON CICLO COMBINADO PARA PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA Y AGUA

POTABLE(A nivel de perfil)

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