Eficiencia Energetica de Plantas Propulsoras

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EFICIENCIA ENERGEFICIENCIA ENERGÉÉTICA DE TICA DE PLANTAS PROPULSORASPLANTAS PROPULSORAS

Autor: Luis Miguel GAutor: Luis Miguel Góómez Candmez CandííaaSevilla, 30 de Octubre de 2007Sevilla, 30 de Octubre de 2007

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EFICIENCIA ENERGEFICIENCIA ENERGÉÉTICA DE PLANTAS PROPULSORASTICA DE PLANTAS PROPULSORAS

-- COGENERACICOGENERACIÓÓN: OPTIMIZACIN: OPTIMIZACIÓÓN DEL RENDIMIENTON DEL RENDIMIENTO-- ENERGENERGÍÍAS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA AS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA

PROPULSORAPROPULSORA-- NECESIDADES ENERGNECESIDADES ENERGÉÉTICAS A BORDOTICAS A BORDO-- TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS Y EQUIPOS EXISTENTESAS Y EQUIPOS EXISTENTES-- EJEMPLOS Y CASOS DE APLICACIEJEMPLOS Y CASOS DE APLICACIÓÓNN-- ANANÁÁLISIS ECONLISIS ECONÓÓMICOMICO-- CONCLUSIONESCONCLUSIONES

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COGENERACICOGENERACIÓÓN:N:OPTIMIZACIOPTIMIZACIÓÓN DEL RENDIMIENTON DEL RENDIMIENTO

--TipologTipologíía de las plantas de cogeneracia de las plantas de cogeneracióónn--La cogeneraciLa cogeneracióón en el ambiente marinon en el ambiente marino

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--TipologTipologíía de las plantas de a de las plantas de cogeneracicogeneracióónn

--Equipo primario motorEquipo primario motor--Equipo recuperador de Equipo recuperador de energenergíía residuala residual--Equipo secundarioEquipo secundario--Equipos auxiliaresEquipos auxiliares

COGENERACICOGENERACIÓÓN: OPTIMIZACIN: OPTIMIZACIÓÓN DEL RENDIMIENTON DEL RENDIMIENTO

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COGENERACICOGENERACIÓÓN: OPTIMIZACIN: OPTIMIZACIÓÓN DEL RENDIMIENTON DEL RENDIMIENTO

--La cogeneraciLa cogeneracióón en el ambiente marinon en el ambiente marino--Puntos de partida y objetivosPuntos de partida y objetivos

--MinimizaciMinimizacióón del consumo de combustiblen del consumo de combustible-- La planta propulsora como equipo primario La planta propulsora como equipo primario -- ReducciReduccióón de la energn de la energíía ta téérmica residual vertida al entornormica residual vertida al entorno-- ReutilizaciReutilizacióón de las energn de las energíías residualesas residuales-- Aumento de la eficiencia global de la plantaAumento de la eficiencia global de la planta

--Pasos a seguirPasos a seguir-- DefiniciDefinicióón del tipo de planta propulsora a utilizarn del tipo de planta propulsora a utilizar-- IdentificaciIdentificacióón de las energn de las energíías residuales de la plantaas residuales de la planta-- Estudio de las necesidades energEstudio de las necesidades energééticas a bordoticas a bordo-- Conocimiento de las tecnologConocimiento de las tecnologíías y equipos existentesas y equipos existentes-- Estudio de viabilidad operativaEstudio de viabilidad operativa-- Estudio de viabilidad econEstudio de viabilidad econóómicamica

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ENERGENERGÍÍAS RESIDUALES DISPONIBLES EN AS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA PROPULSORALA PLANTA PROPULSORA

--Motores dieselMotores diesel--Turbinas de gasTurbinas de gas

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ENERGENERGÍÍAS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA PROPULSORAAS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA PROPULSORA

--Motores dieselMotores diesel--Balance tBalance téérmico del motor Dieselrmico del motor Diesel

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ENERGENERGÍÍAS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA PROPULSORAAS RESIDUALES DISPONIBLES EN LA PLANTA PROPULSORA

--Turbinas de gasTurbinas de gas--Balance tBalance téérmico de las turbinas de gasrmico de las turbinas de gas

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NECESIDADES ENERGNECESIDADES ENERGÉÉTICAS A BORDOTICAS A BORDO

--Calentamiento de sistemas auxiliaresCalentamiento de sistemas auxiliares--CalefacciCalefaccióón y agua calienten y agua caliente--Aire acondicionadoAire acondicionado--GeneraciGeneracióón de energn de energíía ela elééctricactrica--Accionamiento de equiposAccionamiento de equipos--PropulsiPropulsióónn

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TECNOLOGTECNOLOGÍÍAS Y EQUIPOS EXISTENTESAS Y EQUIPOS EXISTENTES

--Intercambiadores de calor Intercambiadores de calor --Calderas de recuperaciCalderas de recuperacióón de gases de escapen de gases de escape--COGASCOGAS--Ciclo de absorciCiclo de absorcióónn

1111



-- Alto coste de inversiAlto coste de inversióón de n de equiposequipos-- Reducidas dimensiones de los Reducidas dimensiones de los espacios de mespacios de mááquinasquinas-- Incremento de la eficiencia global Incremento de la eficiencia global de la plantade la planta

--COGAS (COGAS (COmbinedCOmbined Gas Gas AndAnd SteamSteam) y COGES () y COGES (COmbinedCOmbined Gas Gas ElectricityElectricity AndAnd SteamSteam))

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--Ciclo de absorciCiclo de absorcióónn

-- RefrigeraciRefrigeracióón mediante adicin mediante adicióón n de energde energíía ta téérmica residualrmica residual-- Menores COP que las unidades de Menores COP que las unidades de compresicompresióónn-- Equipos pesadosEquipos pesados

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EJEMPLOS DE APLICACIEJEMPLOS DE APLICACIÓÓNN

-- Proceso a seguir para el estudio del Proceso a seguir para el estudio del reaprovechamiento de las energreaprovechamiento de las energíías residuales a bordo as residuales a bordo -- Ejemplos Ejemplos

-- Buque con planta propulsora DieselBuque con planta propulsora Diesel-- Buque con planta propulsora de turbina de gasBuque con planta propulsora de turbina de gas

--AnAnáálisis econlisis econóómicomico

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--Proceso a seguir para el estudio del reaprovechamiento de las enProceso a seguir para el estudio del reaprovechamiento de las energergíías as residuales a bordoresiduales a bordo

-- AnAnáálisis de las energlisis de las energíías residuales disponibles a bordoas residuales disponibles a bordo-- Estudio de las necesidades energEstudio de las necesidades energééticasticas-- AnAnáálisis del reaprovechamiento de energlisis del reaprovechamiento de energíías residualesas residuales-- Estudio de viabilidad operativoEstudio de viabilidad operativo-- Estudio de viabilidad econEstudio de viabilidad econóómicomico

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--Ferry de transporte de pasaje y vehFerry de transporte de pasaje y vehíículos (culos (RoRo--RoRo))--CaracterCaracteríísticas principalessticas principales

-- Eslora (Eslora (LppLpp): 123 m): 123 m-- Manga (B): 23 mManga (B): 23 m-- Puntal (H): 13.7 mPuntal (H): 13.7 m-- Calado (D): 5.6 mCalado (D): 5.6 m-- Pasajeros: 976Pasajeros: 976-- TripulaciTripulacióón: 26n: 26

--Maquinaria principalMaquinaria principal-- PropulsiPropulsióón: 4 motores MAN 7L32/40 de 3500 n: 4 motores MAN 7L32/40 de 3500 kWkW (ISO) @ 750 (ISO) @ 750 r.p.mr.p.m..-- 2 Calderas de aceite t2 Calderas de aceite téérmico de 1200 rmico de 1200 kWkW cada una para servicios a cada una para servicios a bordobordo-- Combustible IFO 380Combustible IFO 380

Ejemplo 1: Buque con planta propulsora dieselEjemplo 1: Buque con planta propulsora diesel

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--AnAnáálisis de energlisis de energíías residuales disponibles a bordoas residuales disponibles a bordo-- Gases de escape de motores principalesGases de escape de motores principales

--Temperatura: 365 Temperatura: 365 ººCC-- Caudal: 11.8 Caudal: 11.8 kgkg/s por motor/s por motor-- Contenido energContenido energéético (190tico (190ººCC temp.temp. Salida): 1260 Salida): 1260 kWkW por motor (5040 por motor (5040 kWkWpor 4 motores)por 4 motores)

-- Agua de refrigeraciAgua de refrigeracióón alta temperatura de motores principales n alta temperatura de motores principales --Temperatura: 90 Temperatura: 90 ººCC-- Caudal: 42 m3/h por motorCaudal: 42 m3/h por motor-- Contenido energContenido energéético (60tico (60ººCC temp. Salida): 1365 temp. Salida): 1365 kWkW por motor (5460 por motor (5460 kWkWpor 4 motores)por 4 motores)

--Agua de refrigeraciAgua de refrigeracióón baja temperatura de motores principales n baja temperatura de motores principales --Temperatura: 50 Temperatura: 50 ººCC-- Caudal: 70 m3/h por motorCaudal: 70 m3/h por motor-- Contenido energContenido energéético (38tico (38ººCC temp. Salida): 1000kW por motor (4000 temp. Salida): 1000kW por motor (4000 kWkW por por 4 motores)4 motores)


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--Estudio de necesidades energEstudio de necesidades energééticasticas-- Agua caliente sanitariaAgua caliente sanitaria

--Temperatura: 60 Temperatura: 60 -- 80 80 ººCC-- Potencia requerida: 15 Potencia requerida: 15 kWkW

-- Agua caliente de calefacciAgua caliente de calefaccióónn--Temperatura: 85 Temperatura: 85 ººCC-- Potencia requerida: 1200 Potencia requerida: 1200 kWkW

--Aire acondicionadoAire acondicionado--Temperatura: 6Temperatura: 6ººCC (agua enfriada)(agua enfriada)-- Caudal: 145 m3/hCaudal: 145 m3/h-- Potencia: 1010 Potencia: 1010 kWkW ttéérmicosrmicos

--Aire acondicionadoAire acondicionado--Temperatura: 220 Temperatura: 220 ººCC--Potencia: 800 Potencia: 800 kWkW


1818



Sistema de refrigeraciSistema de refrigeracióón de alta temperaturan de alta temperatura


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Sistema de recuperaciSistema de recuperacióón de gases de escapen de gases de escape


2020




-- Buque con planta convencional:Buque con planta convencional: 46.6 %46.6 %

-- Buque con cogeneraciBuque con cogeneracióón (invierno):n (invierno): 57.3 %57.3 %

-- Buque con cogeneraciBuque con cogeneracióón (verano):n (verano): 58.8 %58.8 %

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--Ferry de transporte Ferry de transporte transatltransatláánticontico de alta velocidadde alta velocidad--CaracterCaracteríísticas principalessticas principales

-- Eslora (Eslora (LppLpp): 265 m): 265 m-- Manga (B): 40 mManga (B): 40 m-- Puntal (H): 32 mPuntal (H): 32 m-- Calado (D): 10 mCalado (D): 10 m

--Maquinaria principalMaquinaria principal-- PropulsiPropulsióón: 5 turbinas de gas RR MT50 de 50.000 n: 5 turbinas de gas RR MT50 de 50.000 kWkW cada unacada una-- 5 5 WaterWater jetsjets, 1 de ellos , 1 de ellos BoosterBooster (uno por turbina de gas)(uno por turbina de gas)-- Combustible GasoilCombustible Gasoil

Ejemplo 2: Buque con planta propulsora de turbinas de gasEjemplo 2: Buque con planta propulsora de turbinas de gas

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--AnAnáálisis de energlisis de energíías residuales disponibles a bordoas residuales disponibles a bordo-- Gases de escape de turbinasGases de escape de turbinas

--Temperatura: 445 Temperatura: 445 ººCC-- Caudal: 153 Caudal: 153 kgkg/s por turbina/s por turbina-- Contenido energContenido energéético (230tico (230ººCC temp. Salida): 35600 temp. Salida): 35600 kWkW por turbina (178.000 por turbina (178.000 kWkW por 5 turbinas)por 5 turbinas)

--Estudio de necesidades energEstudio de necesidades energééticasticas-- PropulsiPropulsióónn

2323




ConfiguraciConfiguracióón originaln original

2424




ConfiguraciConfiguracióón con sistema COGASn con sistema COGAS

2525




Ciclo termodinCiclo termodináámico en configuracimico en configuracióón COGASn COGAS

2626




-- Buque con planta original:Buque con planta original: 41.5 %41.5 %

-- Buque con sistema COGAS:Buque con sistema COGAS: 50.4 %50.4 %

2727


ANANÁÁLISIS ECONLISIS ECONÓÓMICOMICO

-- Buque con planta propulsora DieselBuque con planta propulsora Diesel-- Buque con planta propulsora de turbina de gasBuque con planta propulsora de turbina de gas

2828




-- Coste global equipos necesarios:Coste global equipos necesarios: 1,500,000 1,500,000 €€

-- Ahorro anual en combustible:Ahorro anual en combustible: 324,000 324,000 €€

-- PerPerííodo de retorno esperado:odo de retorno esperado: 6 6 –– 10 a10 aññosos

2929




-- Coste global equipos necesarios:Coste global equipos necesarios: 6,000,000 6,000,000 €€

-- Ahorro anual en combustible:Ahorro anual en combustible: 16,500,000 16,500,000 €€

-- PerPerííodo de retorno esperado:odo de retorno esperado: 6 6 –– 12 meses12 meses

3030


CONCLUSIONESCONCLUSIONES

-- Cada caso es Cada caso es úúnico, y requiere de un estudio en profundidadnico, y requiere de un estudio en profundidad-- TecnologTecnologíías y equipos existentes en el mercado as y equipos existentes en el mercado -- DiseDiseñño asociado a cada caso concreto (viabilidad to asociado a cada caso concreto (viabilidad téécnica)cnica)-- Estudio de viabilidad econEstudio de viabilidad econóómica mica -- Estudio de viabilidad operativaEstudio de viabilidad operativa

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