Eficiencia Energética en Plantas Térmicas de Generación de...
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© Wärtsilä Eficiencia Energética en Plantas Térmicas de Generación de Energía Sampo Suvisaari Director regional - Energy Solutions 3 er Congreso Regional de Energía San Salvador, El Salvador 21 de julio del 2016 1
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Eficiencia Energética en Plantas Térmicas de Generación de EnergíaSampo Suvisaari
Director regional - Energy Solutions
3er Congreso Regional de EnergíaSan Salvador, El Salvador
21 de julio del 2016
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Generación en Centroamérica
- Durante varias décadas, la generación térmica enCentroamérica a sido dominada por motores de combustión interna, por que han ofrecido una buenacombinación de alta eficiencia, confiabilidad por multiples unidades en cada planta, costo de inversion competitivo y cortos tiempos de construcción.
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LA NUEVA REALIDAD
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Es una realidad que los sistemas eléctricos van a tener un
porcentage más y más alto de energía renovable. Esta
imágen es de un proyecto híbrido (solar + motores dual
fuel) construido por Wärtsilä en Jordania. La parte solar es
una visualización.
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PLANTAS FOTOVOLTÁICAS DE ESCALA GRANDE Capacidad total instalada globalmente 2015-2025
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Source: Power Supply Challenges by Jacob Klimstra
EJEMPLO REAL DE ALEMANIA – 365 DIAS EN 2012
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En este ejemplo vemos la gran variación de la demanda de día a día en una zona de Alemania. Varía de menos de 5000 MW a más de 15000 MW.
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Source: Power Supply Challenges by Jacob Klimstra
EJEMPLO REAL DE ALEMANIA
Non-wind / solar
Variation over one week:
Min. < 500 MWMax. > 5000 MW
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EJEMPLO DE RED DE MENOR CAPACIDAD
Source: In Detail 01.2015 Defining true flexibility by Dawn Santoianni
Eventualmente desaparece la “carga base” tradicional
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¿Qué tipo de evoluciones se necesitan para estar preparado para estefuturo… que ya no es tan lejano?
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La Generación Inteligente busca un balance entre los tres puntos clave que son importantes para los sistemas de energía:
GENERACIÓN INTELIGENTE
Flexibilidad de
Combustible
Flexibilidad
Operacional
Eficiencia
Energética
Confiable Sustentable
Asequible
Generación
InteligenteGeneración
Inteligente
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• Las plantas de generación inteligentes deben de ser insensitivas a muchos arranques y parosrepentinos, y todo tipo de variaciones de carga.
• Analogía “Start and stop” de autos nuevos.
• Puede operar como reguladores de frecuenciaprimaria, secundaria o tertiaria, contribuyendo a la estabilidad de la red.
• La generación inteligente hace posible que las plantas de carga base realmente operen en modocarga base en ves de operar cíclicamente.
• Esto mejora la eficiencia total del sistema.
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La Generación Inteligente responde adecuadamentea las variaciones de demanda
GENERACIÓN INTELIGENTE
Intermediate load
Base load
Peak load
0
0
6 12 18 24
20
40
60
80
100
Demand %
Hour
Regulation
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MOTORES DE COMBUSTION INTERNA TIENEN LA MEJOR RESPUESTA EN CONTROL DE FRECUENCIA
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• Reserva rodante (“spinning reserve”), es decir mantener una turbina girando,
generando poca energía a baja eficiencia solo para estar disponible rápidamente.
• Mantener una planta de vapor o de ciclo combinado en modo caliente pero a baja
carga desperdiciando combustible.
• Utilizar plantas hidroélectricas para seguir carga – desperdicio del potencial de
generar a carga base con la hidroélectrica.
• En casos extremos: Limitar la producción de energía renovable!
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Soluciones tradicionales cuando no hay flexibilidad en el sistema
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• Balancea las fluctuaciones de generación eólica y solar. En un Sistema
eléctrico la generación y la demanda tienen que coincidir
constantemente.
• Asegura la estabilidad del sistema en condiciones variables y/o de
emergencia.
• Optimiza el uso de la capacidad renovable instalada por medio de
minimizar ineficiencias del Sistema. Por ejemplo, se puede llegar a
apagar parte de las reservas rodantes gracias a la flexibilidad de la
Generación Inteligente.
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La tecnología de Generación Inteligente sirvepara integrar generación renovable
GENERACIÓN INTELIGENTE
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ARRANQUE RAPIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
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INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA): MOTORES DE COMBUSTION INTERNA LA SOLUCIÓN MÁS ECONÓMICA PARA AÑADIR FLEXIBILIDAD
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ALTERNATIVAS DE COMBUSTIBLES
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La solución del pasado, ahora en declive (no es flexible)
• Combustible abundante y de relativamente bajo costo.
• No es muy eficiente a escalas menores a 600 MW.
• Puede ser combinado con la quema del bagazo entemporada.
• Impacto ambiental desfavorable.
• Costo de inversión relativamente alto. Tiempo de construcción largo e impredicible.
• La generación no es flexible – toma todo un día o máspara arrancar!
CARBÓN
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BUNKERUna solución nuevamente competitiva
• Precios actuales muy competitivos.
• Eficiente a cualquier escala (10 - 600 MW).
• Generación flexible y confiable gracias a la estructura de multiples unidades.
• Posibilidad de ser ciclo combinado FLEXICYCLE.
• Impacto ambiental a tomar en cuenta.
• Puede ser Dual Fuel (gas natural / bunker).
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PROPANO, ETANO, METANOLNuevas alternativas
• Precios actuales muy competitivos.
• Manejo del propano y del metanol es más fácil y menos costoso que el manejo de combustibles criogénicos.
• Menor impacto ambiental que el carbón. El metanol incluso mejor todavía que los combustibles hidrocarburos.
• Generación puede ser muy flexible y confiable enplantas de múltiples unidades.
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GAS NATURAL (LICUADO)Menor impacto ambiental
• Precios de GNL históricamente competitivos.
• Manejo especializado del GNL a tomar en cuenta.
• Menor impacto ambiental que otros combustibles,excepto el metanol.
• Generación eficiente.
• Posibilidad de generación muy flexible (en ciclosimple), o con FLEXICYCLE de motores de combustion interna.
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HÍBRIDO SOLAR-TÉRMICOGeneración Inteligente + Solar FV
50 MW SOLAR FV
PLANTA DE MOTORES
SOLAR FV
DEMANDA DIARIA
DE ELECTRICIDAD
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100 MW EN MOTORES
DE COMBUSTIÓN
INTERNA
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46 MW SOLAR FV
CABLES DE INTERCONECCIÓN
250 MW MOTORES DUALES
• LO MEJOR DE AMBOS MUNDOS: HÍBRIDO SOLAR-TÉRMICO
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Resumen: Generación Inteligente
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- Generación a base de varios motores de combustión interna por
planta para lograr una combinación con una muy alta confiabilidad
y disponibilidad de planta, y una alta eficiencia a cargas parciales.
- Arranques y paros rápidos, flexibilidad sin limitaciones.
- Aumento de carga rápida de hasta 100% de la capacidad total de
la planta por minuto.
- Baja de carga prácticamente instantánea, sin limitaciones para
retomar carga o arrancar nuevamente.
- Alta eficiencia a cualquier nivel de carga.
- Flexibilidad de tipo de combustible para adaptarse a
las variaciones de costos de combustibles durante
la vida útil de la planta.
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