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Integración de tecnología termosolar en la industria metalúrgica chilena para mejorar sus ventajas
competitivas(Bienes públicos estratégicos de alto impacto para la competitividad CORFO, cod. Proy. 16BPE-62274)
21 de Diciembre de 2017
WORKSHOP: Desafío Industria Verde
Director : Dr. Gustavo CáceresGerencia operacional : María Teresa Cerda
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II. Integración en proceso de precipitación de escorodita
EcoMetales: César Riquelme FRENELL: Thomas Stetter
ENERGÍA LLAIMA: Gonçalo Calcinha
THEMSYS: Iván García AIGUASOL: Ignasi Gurruchaga
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César RiquelmeSuperintendente de Tecnologías de la Información, Comunicación y
Automatización (TICA)
Responsible de liderar proyectos energéticos en EcoMetales
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5
EcoMetales (ECL)
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6
Planta de tratamiento de polvos de fundición y abatimiento de As
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7
Depósito escorodita EcoMetales
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Thomas StetterRepresentante de FRENELL en Sudamérica
Gerente General y Socio de Soventix
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FRENELL – Proveedor alemán de tecnología (EPC) para proyectostermosolares a base de tecnologíadel colector Fresnel
Referencias comerciales de hasta30 MW en España, Australia y India
Clientes: Empresas de serviciospúblicos y productores de energíaindependientes (IPPs)
9
FRENELL – DMS® Direct Molten Salt - CSP
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10
FRENELL – Referencias:Planta Puerto Errado 1 (PE1)
Ubicación Calasparra, Spain
Detalle de proyecto Colectores Fresnel a base de vapor saturado y sales fundidasy con con turbina de vapor y generador
Puesta en marcha 2009
Área campo solar 22,000 m²
Potencia 1.4 MW
Rol en proyecto Desarrollador, propietario, EPC, O&M
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11
FRENELL – Referencias:Planta Puerto Errado 2 (PE2)
Ubicación Calasparra, Spain
Detalle de proyecto 28 lineas de colectores Fresnel, bloque de potencia con turbinade vapor y generador
Puesta en marcha 2012
Área campo solar 302,000 m²
Potencia 30 MW
Rol en proyecto Desarrollador, EPC, O&M
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12
FRENELL – Referencias:Planta de aumentación Liddell
Ubicación Liddell, Australia
Detalle de proyecto 4 lineas de colector Fresnel, aumentación solar de unaplanta de carbón existente
Puesta en marcha 2012
Área campo solar 18,500 m²
Potencia 9 MW thermal
Rol en proyecto Desarrollador, EPC, O&M
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13
FRENELL – Referencias:Planta de aumentación NTPC Dadri
Loaction Dadri, India
Project details 7 lazos para la aumentación de una planta de carbónexistente
Commissioning 2018
Área campo solar 33,000 m²
Potencia 16 MW thermal
Rol en proyecto Solar field delivery
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14
Generación de electricidad
El almacenamiento integrado de energía térmicapermite la generación constante durante 24/7.
La operación del bloque de generación eléctricaestá completamente desacoplado del ciclo delcolector solar e independientemente de lascondiciones climáticas.
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Turbina de contrapresión permite producción de electricidad yvapor simultáneamente.
Temperatura de vapor de hasta 540°C.15
Cogeneración: Electricidad & calor
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Gonçalo CalcinhaGerente de Desarrollo de Negocios
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Energía Llaima
• Productor independiente de energía
• Proyectos hidroeléctricos > 425 MWe
• Inversionistas latinoamericanos
PEÑOLES -
MÉXICO
5 MWt Planta
TermosolarGUAYACAN
12MW run-of-river hydro plant
PAMPA ELVIRA SOLAR
27.5MWt solar thermal plant
EL CANELO
16 MW (In development)
FRONTERA
109 MW Ready to build
HUEÑIVALES
15 MW (In development)
SAN CARLOS
150 MW (In development)
Other projects (>140 MW)
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CAMPO SOLAR: 44.000 m2
ACUMULADOR SOLAR: 4.300 m3
PAMPA ELVIRA SOLAROperando en División Gabriela Mistral
de CODELCO desde 2013
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PAMPA ELVIRA: PLANTA SOLAR TÉRMICA EN CHILE
TECNOLOGIA: PLANA
TEMP: < 100ºC
AREA: 15 m2/panel
IDEAL PARA AMBIENTES EXTREMOS
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• CSP (Concentrated Solar Power)
• Tecnología: Cilindros parabólicos
• Suministro de calor a EW
CSP MINERA CENTINELAOperación y Mantención planta solar CSP
en Minera Centinela desde 2017
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21
CALDERA
VAPOR
OSMOSIS
BOMBEO
SOLUCIÓN
FRIA
Precipitación 1 Precipitación 2
AGUA DE MAR
Electricidad
OPEX
Electricidad
OPEX
Combustible FO n6
Electricidad Calentar FO
OPEX
Perdidas térmicas
Impacto ambiental
Proceso en Baja Tº
<100ºC
DETALLES DEL PROCESO
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22
CALDERA
OSMOSIS
BOMBEO
SOLUCIÓN
FRIA
Precipitación 1 Precipitación 2
AGUA
DE MAR
Minimizar
Convertir a Baja Tº
Suministro solar del 88%RE
NO
VA
BL
ES
EF
ICIE
NC
IA E
NE
RG
ÉT
ICA
SOLUCIÓN
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• Conversión a circuito cerrado en baja temperatura
• Suministrar 88% Solar a baja Tº (< 100oC) en 24/7
• Modelo de negocio: PPA (15 a 20 años)
• Solución final se diseña conjuntamente con el cliente
23
RESUMEN
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Ignasi GurruchagaConsultor Senior Energético
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AIGUASOL es una Consultora, Ingeniería y Centro de I+D en Energíaque tiene por objetivo ofrecer soluciones innovadoras a lasproblemáticas de sus Clientes.
25
Presentación
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Alta temperatura
Media temperatura
Baja temperatura
26
Estado del arte tecnología Termosolar
Eficiencia(Temperatura) = f(Concentración solar)
-> Generación de vapor de alta P oGeneración Electricidad CP.
-> Procesos Industriales de media To generación de vapor de baja P
-> Procesos Industriales de baja T oproducción ACS
+ Concentración Solar
- Concentración Solar
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Focos Históricos de desarrollo tecnología solar versus mercado objetivo
27
Estado del arte tecnología Termosolar
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Repensar la Tecnología Solar Térmica
28
Motivación ULISSES
… para adaptarla y optimizarla a las condiciones de contorno reales.
![Page 29: Integración de tecnología termosolar en la industria ...ingenieria.uai.cl/themsys/wp-content/uploads/2018/01/20171221-1-PR... · del colector Fresnel Referencias comerciales de](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022021908/5bcc0bbc09d3f232618d65df/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Análisis Tecnologías TermosolaresCaptador Plano
Ventajas
Simplicidad conceptualRobusta y probada a tembloresAlta eficiencia a baja temperaturaImpacto lineal del ensuciamientoFacilidad de limpieza
Desventajas
Baja eficiencia a media temperaturaSobrecalentamiento no evitableMayoría de productos existentes diseñados para otras condicionesBaja adaptabilidad estacionalSensible a cargas de viento
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30
Análisis Tecnologías TermosolaresConcentración Solar
Ventajas
Adaptabilidad estacional/horariaAlta eficiencia a media temperaturaPosible evitar sobrecalentamientoFacilidad limpieza (LFC)Menor carga de viento (LFC)
Desventajas
Estructuras sensibles a tembloresImpacto agravado de ensuciamientoDegradación acelerada por abrasión de los espejos (Viento + Arena)Dificultad de limpieza (PTC)Sensible a cargas de viento (PTC)
![Page 31: Integración de tecnología termosolar en la industria ...ingenieria.uai.cl/themsys/wp-content/uploads/2018/01/20171221-1-PR... · del colector Fresnel Referencias comerciales de](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022021908/5bcc0bbc09d3f232618d65df/html5/thumbnails/31.jpg)
Tomar las ventajas y minimizar inconvenientes de cada tecnología:
ULISSES es un captador de baja concentración sobre un receptor plano
31
Concepto ULISSES
Tecnología ULISSES
Simplicidad conceptualRobusta a tembloresAlta eficiencia a baja y media temperaturaAdaptabilidad estacionalPermite evitar sobrecalentamientoPermite evitar la degradación por abrasiónImpacto casi lineal al ensuciamientoBaja carga de vientoFacilidad limpieza
![Page 32: Integración de tecnología termosolar en la industria ...ingenieria.uai.cl/themsys/wp-content/uploads/2018/01/20171221-1-PR... · del colector Fresnel Referencias comerciales de](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022021908/5bcc0bbc09d3f232618d65df/html5/thumbnails/32.jpg)
Desarrollada 2011 – 2016 por:
Aiguasol / INEERR para la Minería delNorte de Chile
Proyecto Clúster CODELCO y Apoyo CORFO
Programa Proveedores de Clase Mundial32
Consolidación & Validación ULISSES
![Page 33: Integración de tecnología termosolar en la industria ...ingenieria.uai.cl/themsys/wp-content/uploads/2018/01/20171221-1-PR... · del colector Fresnel Referencias comerciales de](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022021908/5bcc0bbc09d3f232618d65df/html5/thumbnails/33.jpg)
Protección Industrial ULISSES
• PCT presentada 12 julio 2017
• Informe de búsqueda internacional y opinión escrita de la administración encargada de la búsqueda internacional:• Fecha: 17 noviembre 2017
• Resultado: Reconoce Novedad, Actividad inventiva y Aplicación industrial
• Publicación en el WIPO (World Intellectual Property Organization): Prevista en enero de 2018
• Patente en Chile: A lo largo de 2018
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• Electroobtención 53 USD/MWh
• Electrorefinación 63 USD/MWh
Para Plantas > 15 000 m2 C sin costo de adaptación a terreno. Contratos a 20 años con FS=60%
• Generación Calor GN >66USD/MWhPara eficiencia de caldera de 89% y rendimiento de distribución del 85%
34
Prestaciones ULISSES
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Iván GarcíaMetalurgista Experto de Metalurgia Solar
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• Soluciones tecnológicas respaldadas, operando a nivel industrial que permiten la integración de la energía termosolar en el proceso de ECL.
36
Conclusiones Metalurgia Solar
• Abastecimiento de 100% de la energía térmica requerida
• La operación con calentamiento de soluciones mediante intercambiadores de calor en circuito cerrado permitiría reducir el consumo de agua fresca
Entrega de suministro eficiente, seguro y sustentable
Alternativas de cogeneración eléctrica
80%
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• Existe interés de la empresa privada por suministrar energía térmica a ECL, avanzando en un modelo de negocios tipo PPA (Power Purchase Agreement).
37
Conclusiones Metalurgia Solar
• Precio de la energía es competitivo contra el actual de ECL
Suministro de energía
térmica para metalúrgicas
15 años 25 años
• La integración reduciría emisiones de CO2 equivalentes, directamente relacionado con un ahorro en el consumo de combustible de FO6.
80%𝐶𝑂2 𝑒𝑞
Proyectos Rentables
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38
Conclusiones Metalurgia Solar
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
Actual TecnologíaTermo Solar
Ton
vap
or
/añ
o
Ton
FO
6 /
año
Comparación de Escenario consumo FUEL OIL 6
Consumo anual de Fuel Oil 6 [ton/año]
Emisiones de CO2 anual con Fuel Oil 6 [ton/año]
Consumo de vapor anual [ton/año]
↓80%
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II. Integración en proceso de precipitación de escorodita
EcoMetales: César Riquelme FRENELL: Thomas Stetter
ENERGÍA LLAIMA: Gonçalo Calcinha
THEMSYS: Iván García AIGUASOL: Ignasi Gurruchaga
![Page 40: Integración de tecnología termosolar en la industria ...ingenieria.uai.cl/themsys/wp-content/uploads/2018/01/20171221-1-PR... · del colector Fresnel Referencias comerciales de](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022021908/5bcc0bbc09d3f232618d65df/html5/thumbnails/40.jpg)
2017
Positioning Chile as innovative leader in thermal industry