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Aumento de la eficiencia energética en su planta de energía Servicios de generación de energía

Thorsten Mathäus, ABB, BU Servicios de generación de energía

Demanda mundial de energía primaria en escenario de referencia. La demanda y las emisiones relacionadas aumentan 40%

2007 2020 2030

+40%

2007 2015 2030

+40%

12,013

13,488

16,790

28.8

34.5

40.2

Fuente: IEA

World Energy

Outlook 2009

Demanda mundial de energía (en millones de toneladas decombustible equivalente, Mtoe)

Energía-emisiones CO2 relacionadas (en gigatoneladas)

© ABB Group

September 18, 2013 | Slide 2

Energía primaria TransporteGeneración de energía

Transmisión ydistribución

Procesos industriales

Producción industrial

80% deenergía se

pierde

Energ

ía d

ispo

nibl

eSólo el 20% de la energía primaria genera valor económico. El resto se pierde en los procesos de conversión, transporte e ineficiencias de funcionamiento

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Operaciones de la planta de energíaEl principio económico principio-características principales

Principio mínimo: lograrlas metas usando la menorcantidad de recursos

Principio máximo: usar losrecursos disponibles paraalcanzar mayores resultados

Principio óptimo: definir larelación óptima de recursosdesplegados y las metastrazadas para optimizar elrendimiento

Los principios claves guían inversiones, operaciones y el mantenimiento

Diferentes principios establecen diferentes enfoques

Las medidas de mejoramiento y optimización son claves para poneren práctica los principios

© ABB Group September 18, 2013 | Slide 4

Planta de energía: usar menosenergía primaria para elevar laproducción de energía solicitada

Planta de energía: producir másenergía con una cantidad dada deenergía primaria.

Planta de energía: maximizar laproducción de energía con el usode energía minimizada paraalcanzar un punto de retornofinanciero máximo

Operaciones de la planta de energíaEl principio económico–etapas de implementación

Seguir el concepto estructurado y los procesos para lograr elprincipio económico deseado

Planear:

Hacer:

Estabecer objetivos, procesos/medidas

Implementar procesos/medidas

Revisar: Medir y comparar, identificar desviaciones

Actuar: Analizar desviaciones para determinar causas

Las acciones y medidas deben reflejar las reglas de productividad

Eficacia: Hacer lo debido/lo correcto

Eficiencia: Hacer las cosas bien

Preguntas clave:

¿Cómo evaluar y valorar las operaciones de la planta de energía?

¿Cómo derivar potenciales de optimización?

¿Cómo implementar y monitorear las medidas?


Servicios de generación de energía ABBMejorar la producción de energía en la planta

Las soluciones de eficiencia energética de ABB tienen una capacidad demostrada y bien documentada para:

Mejorar la eficiencia energética de las plantasde energía

Incrementar la producción eléctrica de lasplantas corrigiendo las ineficiencias del proceso

Generar más energía con menos combustible,disminuyendo el consumo de combustible delas plantas

Incrementar los ingresos de las plantas vendiendomás energía y disminuyendo el desperdicio decombustible

Extender la vida de funcionamiento de la planta optimizando el rendimiento de activos

Mejorar la flexibilidad operativa maximizando laeficiencia del proceso


Reducir las emisiones de gas de efectoinvernadero minimizando la presencia decarbono en la planta

Servicios de generación de energía ABBAuditorías de eficiencia energética

Los expertos en eficiencia energéticade ABB realizan una evaluación in situpara identificar posibles ahorros deconsumo de energía

Basado en esta auditoríarepresentantes de administración eingeniería del cliente y de ABB, revisanel potencial de eficiencia energética ydefinen un plan de prioridades paraimplementar las medidas

El objetivo principal es el rendimiento acorto plazo

El potencial de ahorro por planta estáentre el 5 y el 20 % del consumoactual de energía, lo cual significahasta 8 % de la eficiencia total de laplanta


Servicios de generación de energía ABBEvaluación de la eficiencia energética en la generación de energía


Eficiencia energética en la generación de energía

Identificación de oportunidad Implementación

Presupuesto del proyecto, oferta,

ContratoTaller de

alineacióny

• Factible• Simple

• Rápido

PROCESOS SERVICIOS

Tecnología y control

Monitoreo

Evaluación en el lugary análisis a distancia

Verificación de oportunidad

Implementación del proyecto de ganancia rápida

Priorización de procesos

Decisiones del proyecto

Taller

http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.picture-newsletter.com/transtowers/electricity.jpg&imgrefurl=http://www.picture-newsletter.com/transtowers/index.htm&h=776&w=1200&sz=154&hl=en&start=10&um=1&tbnid=pwEMlU2QQ3ikfM:&tbnh=97&tbnw=150&prev=/images?q=electricity&svnum=10&um=1&hl=en&rlz=1T4GZHZ_enDE240DE240&sa=N

http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.airliquide.th.com/images/p_cylinder.jpg&imgrefurl=http://www.airliquide.th.com/business/products.htm&h=160&w=120&sz=9&hl=en&start=65&um=1&tbnid=fIPRRYF73O7xUM:&tbnh=98&tbnw=74&prev=/images?q=air+liquide+nitrogen&start=60&ndsp=20&um=1&hl=en&rlz=1T4GZHZ_enDE240DE240&sa=N

Áreas objetivo de la plantaPerfil de carga parasitaria observada

Perfil de carga parasitariaPorcentaje del consumo de electricidad parasitaria por áreas principales de la planta

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%

Balance

Tratamiento de dusto de gas

Aire comprimido

Manejo de materiales

Isla de turbina

Sistemas de agua

Isla de caldera/calentador

Porcentaje total de carga parasitaria (%)


Servicios de generación de energía ABB Mejoramiento significativo de la eficiencia de la planta

ÁREAS TÍPICAS DE INTERÉS Optimización del manejo de carbón Mejoramiento del control de la corriente del ventilador FD e ID Mejoramiento del control de la bomba de alimentación de agua del calentador Implementación de alta eficiencia de motores y discos

Mejoramiento de los controles de turbina Control de la temperatura de vapor Estabilización del índice de encendido y optimización de la combustión

Reducción del exceso de oxígeno en la combustión del calentador/caldera Mejoramiento de la presión y del control del nivel de alimentación de agua Mejoramiento del sistema de energía eléctrica (Transformadores GSU y AUX)

Reducción de fugas

Reducción de pérdidas térmicas Optimización termal del funcionamiento de los enfriadores


Servicios de generación de energía ABBCreación de valor

Cos

to d

e en

erg

ía Costo de energía en la planta actual

Intensidad energética teórica

Ahorros por proyectos de eficiencia energética

Costos de energía perdida

Reducción de costos de energía

con PGEE

Identificación

de oportunidadPlan prioritario Implementación

Ganancias rápidasLos servicios de generación de energía de ABB identifican proyectos de inversión de capital baja o nulapara ahorrar energíaque pueden ser implementados inmediatamente como ganancias rápidas.

Proyectos

Luego de la identificación de proyectos de ahorro de energía, los proyectos se implementan según el plan de prioridad.


EjemploPlanta de energía de carbón 500 MW, 25 años

Consumo original de combustiblepor año:

1.5 Mio. tonnes

(4.5 Mio. tonnes CO2)

Energía adicional para red: 21.25 MW

o

Ahorros de combustible por año: 15-45 Kilotoneladas

Reducción de emisiones de CO2

por año:

45-135 Kilotoneladas

11,250 - 33,750 carros podrían funcionar un año adicional, sólocon los ahorros de un bloque de energía de 500 MW

Esto significa 1-3 % mejoramiento de la eficiencia de la planta


Servicios de generación de energíaProductos y resultados

La eficiencia energética brinda de 5% a 20% de ahorroCuadro basado en un ejemplo del precio de energía de US$

90 / MWh


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Servicios de generación de energía ABB Ejemplos de eficiencia energética en la generación de energía

GENERACIÓN DE VAPOR Indicadores de funcionamiento de aire-combustible e

índices de purgado de la caldera/calentador

Unidades/discos de velocidad variable para bombas y ventiladores

Recuperación de calor a través de precalentadores de aire y economizadores

§

Perfiles de carga del calentador mejorados versus demandaMejora del tratamiento de agua

Instalación de quemadores eficientes§ Realización de pre-tratamiento de combustibles

Optimización de las frecuencias de soplo de hollín del calentador Optimización del manejo de materiales – molienda de carbón, desempeño del transportador, discos eléctricos

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DISTRIBUCIÓN DE VAPOR

Optimización del sistema de distribución de vapor

Escapes del sistema identificados y minimizados

Programas de mantenimiento predictivo de salidas o ductosde bajada e introducción de la trampa/sifón de vapor

Minimizar los fiascos de vapor

Mejor medición específica adicional para el programa demonitoreo y énfasis

Mejora del sistema de retorno condensado

Mejora del funcionamiento de desaireador

Mejorar el aislamiento y revestimiento de la tubería

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GENERACIÓN DE ENERGÌA

Rendimiento termodinámico

Funcionamiento del condensador

Optimización de química de agua

Optimización de control de extracción/resistencia del vapor

Control de turbina – como unidades individuales

Control de turbina de flota para indicadores óptimos de calor

Programas de mantenimiento predictivo para turbina ycondensador

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Servicios de generación de energía ABBEjemplos de eficiencia energética en la generación de energía

MONITOREO Y DETERMINACIÓN DE OBJETIVO

Desempeño térmico estándar

Desempeño industrial estándar

Validación de oportunidades de ahorro de energía

Metodología de verificación de beneficios

Integración de normas, estrategia y visión de gestión de la energía

Monitoreo automatizado de rendimiento

Mejoramiento en línea y en tiempo real

Cpm+ gestión de energía ABB

Servicios de generación de energía ABBEjemplos de eficiencia energética en la generación de energía

RECURSOS Y BALANCE DE LA PLANTA Transformadores

Caja de voltaje Dispositivos de campo (instrumentación y analíticas)

Sistema de aire comprimido Programa de reducción de fugas Mejora del funcionamiento del compresor Reducción de la presión del cabezal

Mejoramiento del sistema de enfriamiento de agua VSDs para bombas de enfriamiento de agua y ventiladores Sistema de adquisición de información Sistemas de alarmas


Perspectiva de implementación de ABB

Índice de calorProducción de energíaTemperaturas de recalentamiento y [live]


Bucles básicos de controlAutomatización(sensores y activadores)

Perspectiva de beneficio financiero del cliente

Bucles básicos de controlAutomatización(sensores y activadores)


Índice de calorProducción de energíaTemperaturas de recalentamiento y [live]

TAPCO: Una evaluación ABB PGEE (Al Taweelah, UAE) Identificación de oportunidad de eficiencia energética (Nov, 2011)

Necesidades del cliente Interés permanente en mejorar el rendimiento de la planta

La eficiencia de la planta disminuye durante la condición de carga baja

El despachador exige un suministro desbalanceado de energía y aguaque conduce a la baja eficiencia de la planta

El modelo de demanda de combustible tal como se implementarecomienda el menor consumo posible de combustible

Respuesta de ABB

Fueron identificadas 32 oportunidades para mejorar el alcance de laeficiencia y demanda– ahorros potenciales de hasta 10 M US$/año

Puede ahorrarse hasta 380,000 MWh de energía térmica

El enfriamiento de la entrada de aire de la turbina de gas por absorción de refrigeración ofrecería una mejora mayor de la eficiencia absoluta

El rendimiento del sistema de monitoreo y optimización sería unainversión de bajo costo con gran potencial de mejoramiento

Los discos de velocidad variable en el sistema de recirculación y enfriamiento salmuera (Brine) mejorarían la eficiencia en condición de carga parcial

Beneficios para el cliente Las ganancias rápidas cubrirían ¼ de todo posible ahorro, sin una

inversión significativa

Maximización de tiempo de funcionamiento extra y minimización desanciones por baja eficiencia en el funcionamiento

Lugar: Nueva extensión B

Ubicación: Abu Dhabi, UAE

Unidades: CCPP (3*240 MW GT

+ 1*340 MW ST)

MSF Desalinización 28 MGPD

Funcionamiento comercial: desde2008 ahorros de energía:

380,000 MWh térmica por año


TAURON: Una evaluación ABB PGEE (Jaworzno, PL) Identificación de oportunidad de eficiencia energética

Necesidades del cliente Interés permanente en mejorar el rendimiento de la planta

Dificultad para alcanzar rendimiento pleno en días de alta demanda

La ceniza de carbón (CIA) reduce el valor de venta de la ceniza suelta

Los ventiladores FD llegan al límite, a pesar de tener un equipo más grande

Respuesta de ABB

Fueron identificadas 43 oportunidades para mejorar la eficiencia y fiabilidad– ahorros potenciales de hasta 10M PLN/año

Instrumentalización recomendada para el flujo de carbón más elmonitoreo CIA, con controles de combustión de ciclo/bucle cerrado

Localización de cerca del 60% de pantallas de entrada FD“malolientes” y recomendación de limpieza periódica para mejorar elflujo FD

Recomendación de recalcular los diagramas de balance de calor decada unidad, así se agrega un modelo de rendimiento termal entiempo real para los operadores de la planta

Beneficios para el cliente Las ganancias rápidas identificadas pueden ser un ingreso para

seguir mejorando Soluciones comunes para las seis unidades – muchas

recomendaciones aplican a procesos comunes y a utilidades como la gasolina, el aire comprimido y el tratamiento de aguas.

El programa permite más mejoramientos de eficiencia a corto y mediano plazo

Sitio: Unit 4, Jaworzno III CFPP Ubicación: Jaworzno, Poland Unidades: 6x224 MW, 1345 MW total Funcionamiento comercial: desde 1976-79

Ahorros de energía: 125,000 MWh

térmico y 21,000 MWh eléctrico por año


thorsten mathäus, abb, bu servicios de generación de ... · incrementar los ingresos de las...

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