integración de tecnología termosolar en la industria...

Integración de tecnología termosolar en la industria metalúrgica chilena para mejorar sus ventajas

competitivas(Bienes públicos estratégicos de alto impacto para la competitividad CORFO, cod. Proy. 16BPE-62274)

21 de Diciembre de 2017

WORKSHOP: Desafío Industria Verde

Director : Dr. Gustavo CáceresGerencia operacional : María Teresa Cerda

II. Integración en proceso de precipitación de escorodita

EcoMetales: César Riquelme FRENELL: Thomas Stetter

ENERGÍA LLAIMA: Gonçalo Calcinha

THEMSYS: Iván García AIGUASOL: Ignasi Gurruchaga

César RiquelmeSuperintendente de Tecnologías de la Información, Comunicación y

Automatización (TICA)

Responsible de liderar proyectos energéticos en EcoMetales

5

EcoMetales (ECL)

6

Planta de tratamiento de polvos de fundición y abatimiento de As

7

Depósito escorodita EcoMetales

Thomas StetterRepresentante de FRENELL en Sudamérica

Gerente General y Socio de Soventix

FRENELL – Proveedor alemán de tecnología (EPC) para proyectostermosolares a base de tecnologíadel colector Fresnel

Referencias comerciales de hasta30 MW en España, Australia y India

Clientes: Empresas de serviciospúblicos y productores de energíaindependientes (IPPs)

9

FRENELL – DMS® Direct Molten Salt - CSP

10

FRENELL – Referencias:Planta Puerto Errado 1 (PE1)

Ubicación Calasparra, Spain

Detalle de proyecto Colectores Fresnel a base de vapor saturado y sales fundidasy con con turbina de vapor y generador

Puesta en marcha 2009

Área campo solar 22,000 m²

Potencia 1.4 MW

Rol en proyecto Desarrollador, propietario, EPC, O&M

11

FRENELL – Referencias:Planta Puerto Errado 2 (PE2)

Ubicación Calasparra, Spain

Detalle de proyecto 28 lineas de colectores Fresnel, bloque de potencia con turbinade vapor y generador



Potencia 30 MW

Rol en proyecto Desarrollador, EPC, O&M

12

FRENELL – Referencias:Planta de aumentación Liddell

Ubicación Liddell, Australia

Detalle de proyecto 4 lineas de colector Fresnel, aumentación solar de unaplanta de carbón existente



Potencia 9 MW thermal

Rol en proyecto Desarrollador, EPC, O&M

13

FRENELL – Referencias:Planta de aumentación NTPC Dadri

Loaction Dadri, India

Project details 7 lazos para la aumentación de una planta de carbónexistente

Commissioning 2018


Potencia 16 MW thermal

Rol en proyecto Solar field delivery

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Generación de electricidad

El almacenamiento integrado de energía térmicapermite la generación constante durante 24/7.

La operación del bloque de generación eléctricaestá completamente desacoplado del ciclo delcolector solar e independientemente de lascondiciones climáticas.

Turbina de contrapresión permite producción de electricidad yvapor simultáneamente.

Temperatura de vapor de hasta 540°C.15

Cogeneración: Electricidad & calor

Gonçalo CalcinhaGerente de Desarrollo de Negocios

Energía Llaima

• Productor independiente de energía

• Proyectos hidroeléctricos > 425 MWe

• Inversionistas latinoamericanos

PEÑOLES -

MÉXICO

5 MWt Planta

TermosolarGUAYACAN

12MW run-of-river hydro plant

PAMPA ELVIRA SOLAR

27.5MWt solar thermal plant

EL CANELO

16 MW (In development)

FRONTERA

109 MW Ready to build

HUEÑIVALES


SAN CARLOS


Other projects (>140 MW)

CAMPO SOLAR: 44.000 m2

ACUMULADOR SOLAR: 4.300 m3

PAMPA ELVIRA SOLAROperando en División Gabriela Mistral

de CODELCO desde 2013

PAMPA ELVIRA: PLANTA SOLAR TÉRMICA EN CHILE

TECNOLOGIA: PLANA

TEMP: < 100ºC

AREA: 15 m2/panel

IDEAL PARA AMBIENTES EXTREMOS

• CSP (Concentrated Solar Power)

• Tecnología: Cilindros parabólicos

• Suministro de calor a EW

CSP MINERA CENTINELAOperación y Mantención planta solar CSP

en Minera Centinela desde 2017

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CALDERA

VAPOR

OSMOSIS

BOMBEO

SOLUCIÓN

FRIA

Precipitación 1 Precipitación 2

AGUA DE MAR

Electricidad

OPEX

Electricidad

OPEX

Combustible FO n6

Electricidad Calentar FO

OPEX

Perdidas térmicas

Impacto ambiental

Proceso en Baja Tº

<100ºC

DETALLES DEL PROCESO

22

CALDERA

OSMOSIS

BOMBEO

SOLUCIÓN

FRIA

Precipitación 1 Precipitación 2

AGUA

DE MAR

Minimizar

Convertir a Baja Tº

Suministro solar del 88%RE

NO

VA

BL

ES

EF

ICIE

NC

IA E

NE

RG

ÉT

ICA

SOLUCIÓN

• Conversión a circuito cerrado en baja temperatura

• Suministrar 88% Solar a baja Tº (< 100oC) en 24/7

• Modelo de negocio: PPA (15 a 20 años)

• Solución final se diseña conjuntamente con el cliente

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RESUMEN

Ignasi GurruchagaConsultor Senior Energético

AIGUASOL es una Consultora, Ingeniería y Centro de I+D en Energíaque tiene por objetivo ofrecer soluciones innovadoras a lasproblemáticas de sus Clientes.

25

Presentación

Alta temperatura

Media temperatura

Baja temperatura

26

Estado del arte tecnología Termosolar

Eficiencia(Temperatura) = f(Concentración solar)

-> Generación de vapor de alta P oGeneración Electricidad CP.

-> Procesos Industriales de media To generación de vapor de baja P

-> Procesos Industriales de baja T oproducción ACS

+ Concentración Solar

- Concentración Solar

Focos Históricos de desarrollo tecnología solar versus mercado objetivo

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Estado del arte tecnología Termosolar

Repensar la Tecnología Solar Térmica

28

Motivación ULISSES

… para adaptarla y optimizarla a las condiciones de contorno reales.

29

Análisis Tecnologías TermosolaresCaptador Plano

Ventajas

Simplicidad conceptualRobusta y probada a tembloresAlta eficiencia a baja temperaturaImpacto lineal del ensuciamientoFacilidad de limpieza

Desventajas

Baja eficiencia a media temperaturaSobrecalentamiento no evitableMayoría de productos existentes diseñados para otras condicionesBaja adaptabilidad estacionalSensible a cargas de viento

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Análisis Tecnologías TermosolaresConcentración Solar

Ventajas

Adaptabilidad estacional/horariaAlta eficiencia a media temperaturaPosible evitar sobrecalentamientoFacilidad limpieza (LFC)Menor carga de viento (LFC)

Desventajas

Estructuras sensibles a tembloresImpacto agravado de ensuciamientoDegradación acelerada por abrasión de los espejos (Viento + Arena)Dificultad de limpieza (PTC)Sensible a cargas de viento (PTC)

Tomar las ventajas y minimizar inconvenientes de cada tecnología:

ULISSES es un captador de baja concentración sobre un receptor plano

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Concepto ULISSES

Tecnología ULISSES

Simplicidad conceptualRobusta a tembloresAlta eficiencia a baja y media temperaturaAdaptabilidad estacionalPermite evitar sobrecalentamientoPermite evitar la degradación por abrasiónImpacto casi lineal al ensuciamientoBaja carga de vientoFacilidad limpieza

Desarrollada 2011 – 2016 por:

Aiguasol / INEERR para la Minería delNorte de Chile

Proyecto Clúster CODELCO y Apoyo CORFO

Programa Proveedores de Clase Mundial32

Consolidación & Validación ULISSES

Protección Industrial ULISSES

• PCT presentada 12 julio 2017

• Informe de búsqueda internacional y opinión escrita de la administración encargada de la búsqueda internacional:• Fecha: 17 noviembre 2017

• Resultado: Reconoce Novedad, Actividad inventiva y Aplicación industrial

• Publicación en el WIPO (World Intellectual Property Organization): Prevista en enero de 2018

• Patente en Chile: A lo largo de 2018

• Electroobtención 53 USD/MWh

• Electrorefinación 63 USD/MWh

Para Plantas > 15 000 m2 C sin costo de adaptación a terreno. Contratos a 20 años con FS=60%

• Generación Calor GN >66USD/MWhPara eficiencia de caldera de 89% y rendimiento de distribución del 85%

34

Prestaciones ULISSES

Iván GarcíaMetalurgista Experto de Metalurgia Solar

• Soluciones tecnológicas respaldadas, operando a nivel industrial que permiten la integración de la energía termosolar en el proceso de ECL.

36

Conclusiones Metalurgia Solar

• Abastecimiento de 100% de la energía térmica requerida

• La operación con calentamiento de soluciones mediante intercambiadores de calor en circuito cerrado permitiría reducir el consumo de agua fresca

Entrega de suministro eficiente, seguro y sustentable

Alternativas de cogeneración eléctrica

80%

• Existe interés de la empresa privada por suministrar energía térmica a ECL, avanzando en un modelo de negocios tipo PPA (Power Purchase Agreement).

37


• Precio de la energía es competitivo contra el actual de ECL

Suministro de energía

térmica para metalúrgicas

15 años 25 años

• La integración reduciría emisiones de CO2 equivalentes, directamente relacionado con un ahorro en el consumo de combustible de FO6.

80%𝐶𝑂2 𝑒𝑞

Proyectos Rentables

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0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

Actual TecnologíaTermo Solar

Ton

vap

or

/añ

o

Ton

FO

6 /

año

Comparación de Escenario consumo FUEL OIL 6

Consumo anual de Fuel Oil 6 [ton/año]

Emisiones de CO2 anual con Fuel Oil 6 [ton/año]

Consumo de vapor anual [ton/año]

↓80%

II. Integración en proceso de precipitación de escorodita

EcoMetales: César Riquelme FRENELL: Thomas Stetter

ENERGÍA LLAIMA: Gonçalo Calcinha

THEMSYS: Iván García AIGUASOL: Ignasi Gurruchaga

2017

Positioning Chile as innovative leader in thermal industry

integración de tecnología termosolar en la industria...

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