Aprovechamiento de la energía solar en la región de la...

Aprovechamiento de la energía solar en la región

de la Laguna, Coahuila

25 Junio 2011

Dirección de Energía y Tecnología 1

Industrias Peñoles, S.A.B. de C.V. Fundado en 1887.

Es un grupo minero con operaciones integradas para la fundición y afinación de metales no ferrosos y

la elaboración de productos químicos.

En la actualidad es el mayor productor mundial de plata afinada y occidental de bismuto metálico.

Líder latinoamericano en la producción de oro y plomo afinados.

Se encuentra entre los principales productores mundiales de zinc afinado y sulfato de sodio.

Las acciones de Peñoles cotizan en la Bolsa Mexicana de Valores desde 1968 bajo la clave

PE&OLES.

Personal Total: 8,967 (sin incluir compañías asociadas), al 31 de diciembre de 2010.

Peñoles forma parte de Grupo BAL, una organización privada y diversificada, integrada por compañías

mexicanas independientes, entre las cuales se encuentran:

Grupo Palacio de Hierro (tiendas departamentales); Grupo Nacional Provincial (seguros); Profuturo

GNP (Afore); Valores Mexicanos – Casa de Bolsa (servicios financieros); Crédito Afianzador (fianzas);

y negocios agropecuarios.


Fuera de Mexico:

Compañías comercializadoras :

• Bal-Holdings (USA)

• Quirey do Brasil.

Exploración:

• Peru

• Chile


Cifras financieras sobresalientes

Ventas por producto

40.1% Plata

26.6 Oro

11.9 Zinc

6.7 Plomo

6.4 Cobre

4.0 Concentrados

1.5 Sulfato de sodio

0.6 Sulfato de Amonio

2.2 Otros

Costo de Producción

22.3% - Energéticos

18.3 - Material de Operación

18.1 - Costo de Personal

15.8 - Mantenimiento y Reparaciones

16.2 - Fletes y Contratistas

3.4 - Materias Primas

5.9 - Otros Conceptos

Ejercicio 2010

(Millones USD)

Ventas por mercado

• Exportación 77.7% (*)

• Nacionales 22.3%

(*) más de 35 países

$986.2

$5,091.6


Calentadores Solares

0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

2001 2003 2005 2007 2009

m2 Instalados en México

• Tasa anual de crecimiento:

15.3%

• Energía instalada (2009):

6.71 PJ.

• m2 Instalados (2009): 1.3

millones.

• Calentadores solares

planos, razón de

concentración (CS) = 1.0

• Calentamiento de agua

para albercas, hoteles e

industrias.

• Aplicaciones de alta,

temperatura CS >1.0.

• Concentradores Solares

Parabólicos de Canal, CS =

30 -90.

Fuentes: ANES


Antecedentes del proyecto

Propuesta de Peñoles: Usar un concentrador solar parabólico para suministrar

vapor de calentamiento en una instalación industrial

Aportación

del

Campo Solar


Organización de proyecto

• Sustitución parcial de uso de gas

natural y combustóleo

• Tecnologías existentes caras.

• CONACYT otorgó apoyo durante

2009 y 2010.

• Vinculación con Instituciones de

Educación Superior (IES’s).

• Concentrador parabólico de canal

de bajo costo. 12 m. longitud y 5.7

m. apertura.

• Aumento en la matricula de

carreras que involucran la

aplicación de energías renovables


CONCENTRADOR SOLAR PARÁBOLICO DE CANAL

Superficie reflejante

Estructura

Tubo absorbedor

Sistema de rotación y seguimiento del sol


Alternativas de diseño

Superficie reflejante

• Prueba de diferentes superficies.

• Formas de sujeción a la

estructura.

Superficie A

Superficie B



Tubo absorbedor

• Tubo de acero inoxidable de 3

plg.

• Recubrimiento de baja emisividad

(Solkote)

• Camisa de tubo de vidrio Pyrex

• No evacuado. (alta inversión)



Estructura

Se estudiaron los tres principales tipos

de estructuras:

Torque-Box

Torque-Tube

Space Frame

Torque-Box = Mano de obra y

materiales disponibles en la región.



Sistema de rotación y seguimiento del sol

• Motor hidráulico con engranes

helicoidales.

• Bomba de aceite provee alta

presión al motor 0.75 H.P.

• Torque de 42,000 N-m, suficientes

para mover cuatro estructuras,

por cada lado del motor.

• Programa de posicionamiento

desarrollado por la Plataforma

Solar de Almeria.

• Envía señales al variador de

frecuencia conectado al motor de

la bomba de aceite..

• Se modifica la frecuencia del

motor de la bomba por ende la

presión al sistema de rotación.


Instrumentación y control


Generación de vapor

• Intercambiador de calor (Un-fired

steam generator).

• Expansión (Flash steam)

• Vaporización directa (Direct steam

generation)


Radiación solar disponible


Radiación solar disponible

C:\Campbellsci\LoggerNet\PenolesQuirey_Irrad.dat

Global_Corr_Avg

27/07/2008

00:00:00

26/07/2008

22:00:00

26/07/2008

20:00:00

26/07/2008

18:00:00

26/07/2008

16:00:00

26/07/2008

14:00:00

26/07/2008

12:00:00

26/07/2008

10:00:00

26/07/2008

08:00:00

26/07/2008

06:00:00

26/07/2008

04:00:00

26/07/2008

02:00:00

1,100

1,050

1,000

950

900

850

800

750

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

1,064

26/07/2008

19:32:00


Pruebas térmicas

Calentamiento


Pruebas térmicas

Generación de Vapor


Escalamiento Industrial

• Producción de vapor

necesaria en la planta

industrial: 60 kg/hr

• Área reflejante necesaria:

130 mil m2. equivalentes a

18 campos de Futbol.

• Toneladas de CO2eq.

evitadas: 38,000/año

• Factor de disponibilidad del

campo solar: 23%

• Inversión : 36 millones

dólares.


Evaluación Económica

•Ingresos del proyecto: 2,700,000

dólares por año.

•Ingreso por venta de bonos de

carbono: 530,000 dólares.

•Costo de operación: 42,000

dólares/año.

•Gasto de operación:

• Agua (desmineralizada) para

lavado de superficie reflectiva:

46,000 dólares/año

• Electricidad: 6,000 dólares/año

•La depreciación se aplicó al 100%

en el primer año.

•Tasa Interna de Retorno (TIR): 5.0

%.

Sensibilidad TIR

-35%

-30%

-25%

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

-15.0

%

-12.5

%

-10.0

%

-7.5

%

-5.0

%

-2.5

%

0.0

%

2.5

%

5.0

%

7.5

%

10.0

%

12.5

%

15.0

%

Precio Gas Natural Inversión Inicial Precio Bonos de Carbono


Conclusiones

• Actualmente el CSP está instrumentado y listo para operarse y se ha

continuado trabajando con las IES’s., resolviendo áreas de oportunidad.

• La correcta selección del método de fijación y de la superficie reflejante,

fueron vitales para alcanzar la presión y temperatura requeridas en Tubo

Absorbedor.

• La prueba realizada en el mes de Noviembre, permitió mantener una

producción de vapor constante durante una hora. La eficiencia calculada

fue del 35%.

• La evaluación económica no muestra un incentivo económico notable (TIR

= 5%) que promueva la reducción de uso de combustibles fósiles.

• La TIR es sensible a la inversión inicial y al precio del gas natural.

• Se requiere más esfuerzos para encontrar nuevos diseños y métodos de

construcción que disminuyan la inversión inicial. Para una TIR = 8% se

necesita una reducción en la inversión inicial del orden de 20%.

• Una TIR del orden del 8% se obtiene si el precio del gas natural es de 8.8

dólares/MM Btu. Las expectativas de precio a largo plazo para el gas

natural en los siguientes 10 años se ubican en 5.5 dólares/MM Btu.


Proyecto apoyado por el Programa de Estímulos a la

Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación del

CONACYT

http://www.conacyt.gob.mx/Paginas/default.aspx


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

ING. ARTURO VACA DURÁN

[email protected]

ING. ENRIQUE INCLÁN ZAGAL

[email protected]

DIRECCIÓN DE ENERGÍA Y TECNOLOGÍA

INDUSTRIAS PEÑOLES

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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