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COGENERACION INDUSTRIAL
TALLER TECNOLÓGICO DE
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Julio 31, 2015
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¿Que es Cogeneración?
Producción simultánea de energía eléctrica y calor útil a partir de una
fuente de energía primaria
Planta de Cogeneración (CHP)
Combustible
100 %
Electricidad 36 %
Calor Industrial 50 %
Pérdidas 14 %
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Generación convencional Vs. Cogeneración
Suministro convencional de
energía
Red pública eléctrica
Generación termo-eléctrica
264 U, 44% eficiencia planta
Incl. 14 % pérdidas T&D
Calor útil industrial.
Vapor o fluidos a alta
temperatura
222 U, 90% eficiencia.
Industria
Cogeneración
Electricidad
100 U
Calor útil
industrial
200 U
Total energía
requerida
300 U
Energía total como combustible.
486 U
61.6% eficiencia convencional
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Ahorro de energía
primaria / combustible
137 U
28.3%
Energía total como combustible.
349 U
86% eficiencia cogeneración
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Generación convencional Vs. Cogeneración
EJEMPLO
Suministro convencional de
energía
Facturación anual
Red pública eléctrica
5,359,368 US$/año
@ 0.0644 US$/kWh
Facturación anual
Suministro de gas,90% eff.
1,701,006 US$ /año
699,837 MMBtu/año (HHV)
@ 3.5 US$/MMBtu
(3.69 US$/Gjoule
0.01119 US$/kWh)
Facturación total
7,060,374 US$ /año
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Industria
Cogeneración
Electricidad
10,000 kWe
83,220,000 kWh/año
Calor útil
13,889 kWth
115,584,258 kWh/año
Total energía
requerida
198,804,258 khW
Ahorro anual
2,167,748
31%
(valores típicos indicativos)
86% eficiencia cogeneración
Combustible 3,061,786 US$/año
O&M
832,200 US$/año
Amortización 998,640 US$/año
Costo total 4,892,626 US$/año
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Principales Beneficios de la Cogeneración
Incremento de rentabilidad y competitividad de usuario(s) si el sistema
se ha optimizado.
Mejora aprovechamiento de combustibles y reducción de pérdidas
eléctricas al instalarse en o en las proximidades del usuario final.
Aplicable en múltiples industrias y sectores.
Escalas apropiadas en función de los requerimientos eléctricos y
térmicos del usuario(s).
Reducción de emisión de gases de combustión a la atmósfera.
Contribuye a descongestionar red eléctrica pública mejorando los
servicio eléctrico a usuarios generales.
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Tecnologías “Primotores”
La aplicación depende de factores como:
- Escala
Enfoque
Siemens
- Relación demanda eléctrica – térmica
- Perfil operativo
- Combustible
Comercial
Doméstico
Stirling
Microturbina
Industrial
Municipal
Motor a gas
Baja capacidad
Motor a gas
Media capacidad
Turbina a gas
Turbina a vapor
Motor a gas
Potencia eléctrica
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Turbina a gas SGT-750
Descripción General
13-etapas de compresor
Tecnología de 4° generación en DLE
Capacidad de combustible dual
Eje
Elé
Eléctrica
Potencia Eficiencia
37.1 MW
40.0%
35.9 MW
38.7%
Ciclo Comb.
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47.7 MW
51.7%
Escape
Caudal de gases
Temperatura
Turbina de potencia libre
a 6 100 rpm
113 kg/s
462 ºC
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Turbogenerador tipo paquete
Turbina a gas
Salida de aire
De ventilación
Escape
Sistemas auxiliares
Generador AC
Reductor de velociad
Grua de mantenimiento
Compartimento TG
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Puerto de inspeción
Generación de Energía 20,3 x 4,8 m
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Arreglo Turbina de gas – Caldera de recuperación
de calor para producción de vapor (HRSG)
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Diagrama flujo sistema cogeneración / Turbinas a gas
Caldera de
recuperación de
calor (HRSG)
Turbina a
Gas
11.2 %
pérdidas
51.6 % calor a proceso
37.2 % electricidad
Eficiencia total 88.8 %
Generador
eléctrico
100 %
combustible
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Turbina industrial a vapor y grupo turbogenerador
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Cogeneración turbina industrial a vapor
Uso Ind.
Vapor
Agua
Generador
eléctrico
Instalación
fábrica
Caldera
Red
Combustible
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Turbina
a vapor
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50 Hz
60 Hz
Gran - escala
Portafolio turbinas a gas Siemens
SGT5-8000H
400 MW
307 MW
SGT5-4000F
SGT5-2000E
172 MW
286 MW
SGT6-8000H
SGT6-5000F
232 MW
114 MW
SGT6-2000E
51–66 MW
Ind.
Trent 60
SGT-800
SGT-750
50 or 60 Hz
Industriales y aero-derivadas
Ind. Trent 60
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48–51 MW
37 / 38 MW
SGT-700
32 / 34 MW
Ind. RB211
27–34 MW
SGT-600
SGT-500
SGT-400
24 / 25 MW
19 / 19 MW
Generación Distribuida
13–14 / 13–15 MW
SGT-300
8 / 8 MW
SGT-200
7 / 8 MW
SGT-100
5 / 6 MW
Industrial 501
4–6 MW
Industrial
Aero-derivatda
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Siemens Industrial Trent 60 Aaero-derivada
Boeing 777
Industrial Trent 60
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Turbinas de Vapor Industriales
Tipo
Salida de Potencia(MWe)
0,5
SST-050
SST-060
SST-100
SST-110
SST-120
SST-150
SST-200
SST-300
SST-400
SST-500
SST-600
SST-700
SST-800
SST-900
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1
2
3
5
7
10 15 20
30
50 75 100 150 250
6
8,5
7
10
20
10
50
65
100
100
175
150
250
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Aplicaciones típicas en la industria
Pulpa & Papel
Azucar & Etanol
Alimentos y bebidas
Química y Petroquímica
Metales & Minas
Agro industria
Comercial, servicios
Cogeneración
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Prod. Independiente y urbano
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Turbina Industrial a Gas
Rendimiento y criterio de selección
Potencia de Salida del Generador y Consumo Calorífico vs Temperatura del Aire
de Admisión de Compresor
Factores que afectan a la
potencia de salida:
Pérdidas en sistemas de
admisión y escape
Humedad
Temperatura de Admisión °C
Flujo de Gas de Salida y Temperatura de Salida vs Temperatura del Aire
de Admisión de Compresor
Tipo/calidad del
combustible
Temperatura ambiente
Altitud
Presión Atmosférica
Temperatura de Admisión °C
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SGT-100 Instalación para Generacion eléctrica y
Cogeneración
William Grant Distillers, Scotland, UK
1 x SGT-100 (5 MW)
Toda la demanda de electricidad y vapor se
emplea en la instalación de cogeneración
El exceso de energía eléctrica se exporta a la
red nacional.
Reducción de costos de energía
GENERADOR DE
VAPOR PARA
RECUPERACIÓN
DE CALOR
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SGT - 300 instalación en cogeneración
Gas natural, bajo NOx
Universidad de New Hampshire, USA
Generador
de Vapor
Para
Recuperación
De Calor
Chart
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Población de estudiantes de 13,000
Temperatura ambiente puede variar
de -28°C a +32°C
Operación planeada 8,500 horas por
año
Entra en se servicio a inicios de 2006
7.6 MW de potencia eléctrica
35 MWth de calor como vapor
Eficiencia general de cogeneración
de 77%
<10ppmV de NOx, SOx y CO
10 años LTP
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SGT - 400 Turbina de gas
Instalación en Tri-generación
Desarrollo Riverbay Co-Op (New
York, USA)
Calefacción distrital, electricidad,
calentamiento y enfriamiento para
60,000 residentes en el área de
Bronx en Nueva York.
40 MW de energía eléctrica
2 x SGT-400 + 1 x SST-300 turbina
de vapor. 16 MW de electricidad se
exportan a la red eléctrica de
Nueva York.
El vapor generado por el calor de
escape también es usado para
proveer calor en el invierno y
refrigeración vía chillers de
absorción en el verano.
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Diagrama de flujo Trigeneración (EJEMPLO)
Gases escape
Vapor
Vapor
Aire
Aire
Caldera Respaldo (frío)
Boiler Feed Water
Caldera en operación
Gases escape
Exportación / importación
a la red eléctrica externa
By-pass
11 kV
Vapor
Demanda pico
7 MW
Potencia
5 MW
Agua Helada
A proceso
Retorno agua
Absorción
Absorción
Chiller
SGT 100-1S
Damper
Absorción
Chiller
Absorción
Chiller
Chiller
Suministro de Gas
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Alimentación
de agua a calderas
Reposición
Acondicionamient Agua
De agua
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Proyectos recientes en México
Zinc Nacional (PROMAX Energia)
1 x SGT 400 (14.4 MW ISO)
1 x SST 060 Steam Turbine
Cogeneración
San Nicolás delos Garza, N.L.
Energía MK KF (Grupo Kaltex)
1 x SGT 750 (37 MW ISO)
Cogeneracion
Altamira, Tamps
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Ref. turbinas a gas media capacidad (15 – 50 MW)
SGT-500 – Jebel Ali, UAE
2 x SGT-500
aplicación industrial CHP
SGT-750 – Lubmin, Alemania
CHP calentamiento gas natural
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SGT-600 – Quarantine, Australia
4 x SGT-600 generación de potencia
manejo de carga punta
SGT-700 – Sochi, Rusia
2 x SGT-700 ciclo combinado
SGT-800 – Moscu, Russia
2x SGT-800 CHP - Ciclo combinado
SGT-800 – Frankfurt, Alemania
2 x 50.5 MW(e) SGT-800
cogeneración Ind. Química
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COGENERACION INDUSTRIAL
GRACIAS !!
Juan Carlos Quintero C.
[email protected]
http://www.energy.siemens.com/hq/en/fossil-power-generation/gas-turbines/
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