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Soluciones
innovadoras
en energía
Instituto de
Investigaciones
Eléctricas
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Medición de variables para la certificación de cogeneradores eficientes.
Dr. Gaudencio Ramos Niembro
Investigador
Instituto de Investigaciones Eléctricas
24 septiembre, 2015
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1. Sustento legal.
2. Criterio para ser cogenerador eficiente.
3. Medición de Variables.
4. Ejemplo de cálculo de cogenerador eficiente.
5. Recomendaciones.
6. Conclusiones.
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1. Sustento legal.
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LAERFTE
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LAERFTE
RES/003/2011
METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LA EFICIENCIA
ENERGÉTICA
RES/291/2012
DISPOSICIONES PARA ACREDITAR SISTEMAS COMO COGENERACIÓN
EFICIENTE
RES/206/2014 Sistemas estacionales y sistemas asociados a un
relleno sanitario
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Fuente: Los desafíos y el potencial para las energías renovables y la cogeneración eficiente; CRE
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2. Criterio para ser Cogenerador eficiente.
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Generador
Térmico (caldera)
Combustible
Usos finales: • Vapor • Frío (chiller) • Agua caliente • Etc.
Usos finales: • Motores • Aire acondicionado • Iluminación • Etc.
Electricidad
SUMINISTRO TRADICIONAL: USUARIO:
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Generador
Térmico (caldera)
Combustible
Usos finales: • Vapor • Frío (chiller) • Agua caliente • Etc.
Usos finales: • Motores • Aire acondicionado • Iluminación • Etc.
Electricidad
PLANTA DE COGENERACIÓN
Vapor/calor
Electricidad
Porteo
Combustible
SUMINISTRO TRADICIONAL: USUARIO: COGENERACIÓN EFICIENTE:
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Generador
Térmico (caldera)
Combustible
Usos finales: • Vapor • Frío (chiller) • Agua caliente • Etc.
Usos finales: • Motores • Aire acondicionado • Iluminación • Etc.
Electricidad
PLANTA DE COGENERACIÓN
Vapor/calor
Electricidad
Porteo
Combustible
SUMINISTRO TRADICIONAL: USUARIO: COGENERACIÓN EFICIENTE:
Eficiencia 76%
Eficiencia 30%
Eficiencia global 48% Eficiencia global 76%
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Generador
Térmico (caldera)
Combustible
Usos finales: • Vapor • Frío (chiller) • Agua caliente • Etc.
Usos finales: • Motores • Aire acondicionado • Iluminación • Etc.
Electricidad
PLANTA DE COGENERACIÓN
Vapor/calor
Electricidad
Porteo
Combustible
Cogenerador Eficiente
Índice de Eficiencia:
η = función de F, H y E
F
H
E
SUMINISTRO TRADICIONAL: USUARIO: COGENERACIÓN EFICIENTE:
Eficiencia 76%
Eficiencia 30%
Eficiencia global 48% Eficiencia global 76%
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Las variables que determinan el Índice Eficiencia (η) son:
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Fuente: RES/003/2011; METODOLOGIA PARA EL CALCULO DE LA EFICIENCIA DE LOS SISTEMAS DE COGENERACION DE ENERGIA ELECTRICA Y LOS CRITERIOS PARA DETERMINAR LA “COGENERACION EFICIENTE”; 22 de febrero, 2011.
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Representación gráfica:
Fuente: Avances en el Marco Regulatorio de las energías renovables ; CRE
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3. Medición de variables.
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Cuáles son los límites del sistema:
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Límite sistema eléctrico
Límite sistema térmico
Límite combustible
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Límite sistema eléctrico
Límite sistema térmico Límite
combustible
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4. Ejemplo de cálculo de cogenerador eficiente.
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CÁLCULO DEL ÍNDICE DE EFICIENCIA DE SISTEMAS DE COGENERACIÓN
Concepto Símbolo Fuente/Ecuación Valor Observaciones
Energía eléctrica neta al año E Medición IIE 8,460,363.00 GJ/año Valores de medición de variables
Combustible usado en el año F Medición IIE 25,215,690.00 GJ/año Valores que cambian dependiendo del sistema (eléctrico y térmico)
Energía térmica neta (o calor útil) al año H Medición IIE 12,987,958.00 GJ/año Índice de Eficiencia
Rendimiento de referencia eléctrico (CFE) RefE Fijado por la CRE 44% Punto 5.1 de la RES/003/2022; DOF 22 febrero 2011.
Factor de pérdidas por transmisión fp Fijado por la CRE 0.980Punto 5.2 de la RES/003/2022; DOF 22 febrero 2011. Nivel
de tensión del sistema: 115-230 kV
Rendimiento de referencia eléctrico (tecnología actual) RefE´ RefE * fp 43%
Rendimiento de referencia térmico RefH Fijado por la CRE 90%Punto 5.1 de la RES/003/2022; DOF 22 febrero 2011. Vapor o
agua caliente como medio de calentamiento
Combustible utilizado en el sistema (atribuible a producción calor útil) Fh H / RefH 14,431,064.44
Combustible utilizado en el sistema (atribuible a generación eléctrica) Fe Fe = F - Fh 10,784,625.56
Energía primaria EP E/RefE´ + H/RefH 34,051,572.33
Ahorro de energía primaria AEP EP - F 8,835,882.33
Eficiencia del Sistema de Cogeneración η AEP/Fe 81.9%
Otras ecuaciones que incluye la CRE, pero que no es usan en el cálculo de la eficiencia ( η)
Ahorro porcentual de energía primaria APEP (EP-F)/EP 0.26
Rendimiento eléctrico medio de un sistema Re E / F 0.34
Rendimiento térmico medio de un sistema Rh H /F 0.52
Eficiencia atribuible a la generación eléctrica EE E / Fe 0.78
Energía eléctrica generada por una central convencional eficiente Econv Fe * RefE 4,745,235.24
Energía eléctrica libre de combustible Elc AEP * RefE 3,887,788.22
Nomenclatura
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5. Recomendaciones.
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Aspectos a estudiar/analizar/diseñar
Proveedor de la planta
Permisionario
1) Requerimientos de la Ley
•Índice de eficiencia energética (η).
• - Acreditación como cogenerador eficiente.
2) Requerimientos de la planta
•Diseño óptimo de un sistema de cogeneración:
• - Eléctrico
• - Térmico
•Equipos y sistemas eléctricos (interconexión a la red)
•Evaluación económica del proyecto de cogeneración (análisis beneficio/costo)
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6. Conclusiones.
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1. El diseño óptimo de la planta de cogeneración asegura: • El máximo beneficio/costo al permisionario en el tiempo. • El cumplimiento con las disposiciones legales.
2. Prever, en el diseño:
• La colocación del medidor de flujo externo. • La toma de muestra para cromatografía. • Contar con sistema de adquisición de datos minutal.
Permitirá el análisis de operación de la planta.
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(777) 362 38 11 Ext. 7423