análisis de la potencial incorporación de un sistema de trigeneración alimentado con gas natural
Post on 13-Apr-2017
221 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Análisis de la potencial incorporación de un sistemade trigeneración alimentado con gas natural, en laindustria láctea de la Costa Caribe Colombiana
Ing. Lesmes Corredor, Ph. D. -Universidad del NorteGrupo de investigación en Uso Racional de la Energía y Preservación del Medio Ambiente Categoría A1 Colciencias
Ing. Neil Cervantes- Coolechera LtdaOtoniel Ahumada, Mauricio Baldovino, David Acosta, Samuel Solorzano, Billy Palmezano (Estudiantes de Ingeniería Mecánica
Universidad del Norte)
Coolechera inició su operación en el año 1933 por 38 ganaderosresidentes en el departamento del Atlántico, con el objetivo decomercializar la producción de sus hatos, brindar a la comunidadproductos saludables y contribuir con la generación de empleo en laregión. La Cooperativa inició sus labores con leche envasada enbotellas de vidrio, con una producción de 4.000 litros diarios.
Hoy la Cooperativa cuenta con 1.100 asociados y un promedio decaptación de 360.000 litros diarios.
HISTORIA
Certificación INVIMA del
SISTEMA HACCP para la línea de producción de leche en polvo
entera y descremada.
Sello de Calidad de Producto ICONTEC
Certificado de Gestión de la
Calidad ICONTEC
NUESTRAS CERTIFICACIONES
Habilitación Internacional
Leche en polvo entera y descremadaPresentación bultos de 25kilos y empaque por gramos en foillaminado.
LECHE UAT EMPAQUE FLEXIBLE Y TETRAPAK
Leche Saborizadas UAT
Queso Costeño Queso Fresco
SUERO COSTEÑO
YOGURT y BEBIDAS LACTEAS
Mantequilla con sal y sin sal en bultos de 25kilos y barras de 100grs.
Arequipe
Jugos Bonga
Refrescos y Agua Tratada
ZONA DE INFLUENCIA
0
50.000.000
100.000.000
150.000.000
200.000.000
250.000.000
300.000.000
350.000.000
Facturación Gas Planta Barranquilladesde enero 2015 a septiembre 2016
0
50.000.000
100.000.000
150.000.000
200.000.000
250.000.000
300.000.000
350.000.000
400.000.000
Facturación de energía Planta Barranquilla desde enero 2015 a septiembre 2016
PLANTA BARRANQUILLA
ENERGÍA ELECTRICA2,945 MVA L. LÍQUIDA
4,045 MVA1,1 MVA L. POLVO
CALDERAS Y QUEMADORES400 BHP L. LÍQUIDA
1550 BHP1.115 BHP L. LÍQUIDA
CHILLERS285 L. LÍQUIDA
325 TR40 L. POLVO
BANCOS DE HIELO155 TR L. LÍQUIDA
200 TR45 TR L. POLVO
AIRES ACONDICIONADOS130 TR L. LÍQUIDA
150 TR20 TR L. POLVO
CUARTOS FRÍOS 40 TR L. LÍQUIDA 40 TR
Estacionalidad
• Debido a marcada estacionalidad de las lluvias en la región caribe, los consumos térmicos de la industria láctea se ven condicionados aun teniendo gran cantidad de huésped térmicos para aprovechamiento energético.
Consumo eléctrico fluctuante
• El consumo energético en la planta estudiada es muy variable a lolargo de los meses debido a que los niveles de producción dependende las condiciones climáticas y demanda de productos producidos.
Situación Actual.
• El pico máximo de consumo observado de energía eléctrica fue de1737,08 kWhe, mientras el promedio fue de 1050 kWhe. El eléctricoes aproximadamente el 23% del consumo total mensual de energía.
Perfiles día a día de los consumos de energía eléctrico.
Porcentaje consumo promedio al año(kWhe)
RANGOS
Consumo kWhe Frecuencia
290 - 580 400
580 - 870 2224
870 - 1160 2077
1160 - 1450 1054
1450 - 1740 11
Total 5766
7%
39%
36%
18%0%
290 - 580 580 - 870 870 - 1160 1160 - 1450 1450 - 1740
Potencial de cogeneración y/o trigeneración.
La marcada estacionalidad dada por el índice de cogeneración entre el consumotérmico y el eléctrico.
Índice energético. Relación consumo térmico y eléctrico.
Alternativas evaluadas y escenariosLos escenarios propuestos por los autores fueron los siguientes:
• Auto-suficencia eléctrica.
1. Cogeneración: Planta de Motor a gas CUMMINS® C2000N5 de 2MWe y 2 Intercambiadores de calor.
2. Trigeneración: Planta de Motor a gas CUMMINS C2000N5 de 2MWe + 1 Equipo de refrigeración TRIGENIE 340 TR y 2Intercambiadores de calor
• Auto-suficiencia eléctrica y venta de excedentes a la red
1. Trigeneración: Planta de Turbina a gas Centaur® 50 de 4 Mwe +Equipo de refrigeración TRIGENIE 340 TR y 2 Intercambiadores decalor
Sistemas de cogeneración – Motor a gas
Sistemas de trigeneración –Turbina a gas
TURBINA
Aire
Sistemas de trigeneración Motor a gas
Consideraciones
• Para efectos de la simulación, se asumió que la potencia eléctrica era constante para una hora determinada.
• En la simulación se trabaja con valores a carga máxima.
Simulaciones• El software de simulación permitió obtener el rango de temperaturas para trabajar, utilizando la
alternativa de trigeneración, aprovechando el calor de los gases de escape del motor y economizando el consumo de gas en el secado.
Gas Natural (Kg/h)
Out Air to DryerTemperature Exhaust Gas
after chiller (°C)270 86,4 167,1
273,6 86,9 170,1277,2 87,3 173,1
280,8 87,8 175,9
284,4 88,3 178,7288 88,8 181,4
291,6 89,3 184295,2 89,8 186,6
298,8 90,2 189,1
302,4 90,7 191,5
306 91,2 193,9
309,6 91,7 196,2
313,2 92,2 198,5316,8 92,7 200,7320,4 93,1 202,9
324 93,6 205327,6 94,1 207,1331,2 94,6 209,1
334,8 95,1 211,1
Simulaciones
Simulaciones alternativas desarrollo en el software Aspen HYSYS
Costos del proyecto
• Para el análisis del costo se tuvieron en cuenta los precios para laproducción y mantenimiento de cada maquina térmica utiliza, el cualvaria dependiendo la capacidad de estas. Además de considerar unainflación del dólar en 3%. A continuación se presentan la informaciónde los costos.
Combustion Engine Project Approximate Costs
Capacity [kW] 500 1000 3000
Project Cost [$USD/kW] 1940 1640 1130
Maintenance Costs
[$USD/kWh]0.016 0.013 0.01
Gas Turbine Project Approximate Costs
Capacity [kW] 1000 5000 10000
Project Cost [$USD/Kw] 3324 1314 1298
Maintenance Costs
[$USD/kWh]0.0111 0.0074 0.007
Costos aproximados del proyecto para el motor de combustión interna.
Costos aproximados del proyecto para la turbina de gas.
Análisis de costos• Auto-suficiencia eléctrica:
Co-generation
Cummins®
2000
Tri-generation
Cummins®
2000
Gas Consumption [m3/h] 503,2 356,5
Electrical Efficiency 46,1% 46,1%
Recovered Heat [kW] 962 469.3
Refrigeration Max [kW] N/A 999
Aproximate Project Cost [k$USD] 6221 6675
Potential Savings [k$USD/y] 710,1 911,8
Investment Return [years] 8,76 7,32
Internal Rate of Return [10 y] 5,53% 6,32%
Costos para el escenario de auto-suficiencia. Motor de combustión interna de 2MW. Trigeneración con equipo de refrigeración de 340 TR
Análisis de costos• Auto-suficiencia eléctrica y venta de excedentes:
Regular GenerationTri-generation
Centaur® 50
Gas Consumption [Nm3/h] 1368
Electrical Output [kW] 3800
Electrical Efficiency 28.57%
Recovered Heat [kW] 4091
Refrigeration Max[kW] 999
Revenue for Power Sale [k$USD/y]882
Approximate Project Cost [k$USD]12987
Potential Savings [k$USD/y] 1038,96
Investment Return [years] 12,5
Internal Rate of Return -11,4%
Electric gridTri-generation
Centaur® 50
Revenue for Power Sale
[k$USD/y]1702
Potential Savings [k$USD/y] 1203.2
Investment Return [years] 7,8
Internal Rate of Return 3,22%
Costos para el escenario de auto-suficiencia eléctrica y venta de electricidad a la red. Turbinas de gas de 4.6MW.
Conclusiones• Auto-suficencia eléctrica.
• Auto-suficiencia eléctrica y venta de excedentes al distrito.
El resumen de este proyecto ya fue aceptado por ASME y espera por ser presentado en:
El nombre del artículo es: “AN ENERGY AND ECONOMIC SIMULATION OF A NEW TRIGENERATION SYSTEM IN A TROPICAL DAIRY COMPANY, FUELED BY NATURAL GAS”
Muchas Gracias!
top related