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Aumento de la eficiencia energética en su planta de energía Servicios de generación de energía
Thorsten Mathäus, ABB, BU Servicios de generación de energía
Demanda mundial de energía primaria en escenario de referencia. La demanda y las emisiones relacionadas aumentan 40%
2007 2020 2030
+40%
2007 2015 2030
+40%
12,013
13,488
16,790
28.8
34.5
40.2
Fuente: IEA
World Energy
Outlook 2009
Demanda mundial de energía (en millones de toneladas decombustible equivalente, Mtoe)
Energía-emisiones CO2 relacionadas (en gigatoneladas)
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Energía primaria TransporteGeneración de energía
Transmisión ydistribución
Procesos industriales
Producción industrial
80% deenergía se
pierde
Energ
ía d
ispo
nibl
eSólo el 20% de la energía primaria genera valor económico. El resto se pierde en los procesos de conversión, transporte e ineficiencias de funcionamiento
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Operaciones de la planta de energíaEl principio económico principio-características principales
Principio mínimo: lograrlas metas usando la menorcantidad de recursos
Principio máximo: usar losrecursos disponibles paraalcanzar mayores resultados
Principio óptimo: definir larelación óptima de recursosdesplegados y las metastrazadas para optimizar elrendimiento
Los principios claves guían inversiones, operaciones y el mantenimiento
Diferentes principios establecen diferentes enfoques
Las medidas de mejoramiento y optimización son claves para poneren práctica los principios
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Planta de energía: usar menosenergía primaria para elevar laproducción de energía solicitada
Planta de energía: producir másenergía con una cantidad dada deenergía primaria.
Planta de energía: maximizar laproducción de energía con el usode energía minimizada paraalcanzar un punto de retornofinanciero máximo
Operaciones de la planta de energíaEl principio económico–etapas de implementación
Seguir el concepto estructurado y los procesos para lograr elprincipio económico deseado
Planear:
Hacer:
Estabecer objetivos, procesos/medidas
Implementar procesos/medidas
Revisar: Medir y comparar, identificar desviaciones
Actuar: Analizar desviaciones para determinar causas
Las acciones y medidas deben reflejar las reglas de productividad
Eficacia: Hacer lo debido/lo correcto
Eficiencia: Hacer las cosas bien
Preguntas clave:
¿Cómo evaluar y valorar las operaciones de la planta de energía?
¿Cómo derivar potenciales de optimización?
¿Cómo implementar y monitorear las medidas?
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Servicios de generación de energía ABBMejorar la producción de energía en la planta
Las soluciones de eficiencia energética de ABB tienen una capacidad demostrada y bien documentada para:
Mejorar la eficiencia energética de las plantasde energía
Incrementar la producción eléctrica de lasplantas corrigiendo las ineficiencias del proceso
Generar más energía con menos combustible,disminuyendo el consumo de combustible delas plantas
Incrementar los ingresos de las plantas vendiendomás energía y disminuyendo el desperdicio decombustible
Extender la vida de funcionamiento de la planta optimizando el rendimiento de activos
Mejorar la flexibilidad operativa maximizando laeficiencia del proceso
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Reducir las emisiones de gas de efectoinvernadero minimizando la presencia decarbono en la planta
Servicios de generación de energía ABBAuditorías de eficiencia energética
Los expertos en eficiencia energéticade ABB realizan una evaluación in situpara identificar posibles ahorros deconsumo de energía
Basado en esta auditoríarepresentantes de administración eingeniería del cliente y de ABB, revisanel potencial de eficiencia energética ydefinen un plan de prioridades paraimplementar las medidas
El objetivo principal es el rendimiento acorto plazo
El potencial de ahorro por planta estáentre el 5 y el 20 % del consumoactual de energía, lo cual significahasta 8 % de la eficiencia total de laplanta
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Servicios de generación de energía ABBEvaluación de la eficiencia energética en la generación de energía
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Eficiencia energética en la generación de energía
Identificación de oportunidad Implementación
Presupuesto del proyecto, oferta,
ContratoTaller de
alineacióny
• Factible• Simple
• Rápido
PROCESOS SERVICIOS
Tecnología y control
Monitoreo
Evaluación en el lugary análisis a distancia
Verificación de oportunidad
Implementación del proyecto de ganancia rápida
Priorización de procesos
Decisiones del proyecto
Taller
Áreas objetivo de la plantaPerfil de carga parasitaria observada
Perfil de carga parasitariaPorcentaje del consumo de electricidad parasitaria por áreas principales de la planta
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Balance
Tratamiento de dusto de gas
Aire comprimido
Manejo de materiales
Isla de turbina
Sistemas de agua
Isla de caldera/calentador
Porcentaje total de carga parasitaria (%)
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Servicios de generación de energía ABB Mejoramiento significativo de la eficiencia de la planta
ÁREAS TÍPICAS DE INTERÉS Optimización del manejo de carbón Mejoramiento del control de la corriente del ventilador FD e ID Mejoramiento del control de la bomba de alimentación de agua del calentador Implementación de alta eficiencia de motores y discos
Mejoramiento de los controles de turbina Control de la temperatura de vapor Estabilización del índice de encendido y optimización de la combustión
Reducción del exceso de oxígeno en la combustión del calentador/caldera Mejoramiento de la presión y del control del nivel de alimentación de agua Mejoramiento del sistema de energía eléctrica (Transformadores GSU y AUX)
Reducción de fugas
Reducción de pérdidas térmicas Optimización termal del funcionamiento de los enfriadores
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Servicios de generación de energía ABBCreación de valor
Cos
to d
e en
erg
ía Costo de energía en la planta actual
Intensidad energética teórica
Ahorros por proyectos de eficiencia energética
Costos de energía perdida
Reducción de costos de energía
con PGEE
Identificación
de oportunidadPlan prioritario Implementación
Ganancias rápidasLos servicios de generación de energía de ABB identifican proyectos de inversión de capital baja o nulapara ahorrar energíaque pueden ser implementados inmediatamente como ganancias rápidas.
Proyectos
Luego de la identificación de proyectos de ahorro de energía, los proyectos se implementan según el plan de prioridad.
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EjemploPlanta de energía de carbón 500 MW, 25 años
Consumo original de combustiblepor año:
1.5 Mio. tonnes
(4.5 Mio. tonnes CO2)
Energía adicional para red: 21.25 MW
o
Ahorros de combustible por año: 15-45 Kilotoneladas
Reducción de emisiones de CO2
por año:
45-135 Kilotoneladas
11,250 - 33,750 carros podrían funcionar un año adicional, sólocon los ahorros de un bloque de energía de 500 MW
Esto significa 1-3 % mejoramiento de la eficiencia de la planta
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Servicios de generación de energíaProductos y resultados
La eficiencia energética brinda de 5% a 20% de ahorroCuadro basado en un ejemplo del precio de energía de US$
90 / MWh
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Servicios de generación de energía ABB Ejemplos de eficiencia energética en la generación de energía
GENERACIÓN DE VAPOR Indicadores de funcionamiento de aire-combustible e
índices de purgado de la caldera/calentador
Unidades/discos de velocidad variable para bombas y ventiladores
Recuperación de calor a través de precalentadores de aire y economizadores
§
Perfiles de carga del calentador mejorados versus demandaMejora del tratamiento de agua
Instalación de quemadores eficientes§ Realización de pre-tratamiento de combustibles
Optimización de las frecuencias de soplo de hollín del calentador Optimización del manejo de materiales – molienda de carbón, desempeño del transportador, discos eléctricos
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Servicios de generación de energía ABB Ejemplos de eficiencia energética en la generación de energía
DISTRIBUCIÓN DE VAPOR
Optimización del sistema de distribución de vapor
Escapes del sistema identificados y minimizados
Programas de mantenimiento predictivo de salidas o ductosde bajada e introducción de la trampa/sifón de vapor
Minimizar los fiascos de vapor
Mejor medición específica adicional para el programa demonitoreo y énfasis
Mejora del sistema de retorno condensado
Mejora del funcionamiento de desaireador
Mejorar el aislamiento y revestimiento de la tubería
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Servicios de generación de energía ABB Ejemplos de eficiencia energética en la generación de energía
GENERACIÓN DE ENERGÌA
Rendimiento termodinámico
Funcionamiento del condensador
Optimización de química de agua
Optimización de control de extracción/resistencia del vapor
Control de turbina – como unidades individuales
Control de turbina de flota para indicadores óptimos de calor
Programas de mantenimiento predictivo para turbina ycondensador
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Servicios de generación de energía ABBEjemplos de eficiencia energética en la generación de energía
MONITOREO Y DETERMINACIÓN DE OBJETIVO
Desempeño térmico estándar
Desempeño industrial estándar
Validación de oportunidades de ahorro de energía
Metodología de verificación de beneficios
Integración de normas, estrategia y visión de gestión de la energía
Monitoreo automatizado de rendimiento
Mejoramiento en línea y en tiempo real
Cpm+ gestión de energía ABB
Servicios de generación de energía ABBEjemplos de eficiencia energética en la generación de energía
RECURSOS Y BALANCE DE LA PLANTA Transformadores
Caja de voltaje Dispositivos de campo (instrumentación y analíticas)
Sistema de aire comprimido Programa de reducción de fugas Mejora del funcionamiento del compresor Reducción de la presión del cabezal
Mejoramiento del sistema de enfriamiento de agua VSDs para bombas de enfriamiento de agua y ventiladores Sistema de adquisición de información Sistemas de alarmas
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Perspectiva de implementación de ABB
Índice de calorProducción de energíaTemperaturas de recalentamiento y [live]
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Bucles básicos de controlAutomatización(sensores y activadores)
Perspectiva de beneficio financiero del cliente
Bucles básicos de controlAutomatización(sensores y activadores)
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Índice de calorProducción de energíaTemperaturas de recalentamiento y [live]
TAPCO: Una evaluación ABB PGEE (Al Taweelah, UAE) Identificación de oportunidad de eficiencia energética (Nov, 2011)
Necesidades del cliente Interés permanente en mejorar el rendimiento de la planta
La eficiencia de la planta disminuye durante la condición de carga baja
El despachador exige un suministro desbalanceado de energía y aguaque conduce a la baja eficiencia de la planta
El modelo de demanda de combustible tal como se implementarecomienda el menor consumo posible de combustible
Respuesta de ABB
Fueron identificadas 32 oportunidades para mejorar el alcance de laeficiencia y demanda– ahorros potenciales de hasta 10 M US$/año
Puede ahorrarse hasta 380,000 MWh de energía térmica
El enfriamiento de la entrada de aire de la turbina de gas por absorción de refrigeración ofrecería una mejora mayor de la eficiencia absoluta
El rendimiento del sistema de monitoreo y optimización sería unainversión de bajo costo con gran potencial de mejoramiento
Los discos de velocidad variable en el sistema de recirculación y enfriamiento salmuera (Brine) mejorarían la eficiencia en condición de carga parcial
Beneficios para el cliente Las ganancias rápidas cubrirían ¼ de todo posible ahorro, sin una
inversión significativa
Maximización de tiempo de funcionamiento extra y minimización desanciones por baja eficiencia en el funcionamiento
Lugar: Nueva extensión B
Ubicación: Abu Dhabi, UAE
Unidades: CCPP (3*240 MW GT
+ 1*340 MW ST)
MSF Desalinización 28 MGPD
Funcionamiento comercial: desde2008 ahorros de energía:
380,000 MWh térmica por año
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TAURON: Una evaluación ABB PGEE (Jaworzno, PL) Identificación de oportunidad de eficiencia energética
Necesidades del cliente Interés permanente en mejorar el rendimiento de la planta
Dificultad para alcanzar rendimiento pleno en días de alta demanda
La ceniza de carbón (CIA) reduce el valor de venta de la ceniza suelta
Los ventiladores FD llegan al límite, a pesar de tener un equipo más grande
Respuesta de ABB
Fueron identificadas 43 oportunidades para mejorar la eficiencia y fiabilidad– ahorros potenciales de hasta 10M PLN/año
Instrumentalización recomendada para el flujo de carbón más elmonitoreo CIA, con controles de combustión de ciclo/bucle cerrado
Localización de cerca del 60% de pantallas de entrada FD“malolientes” y recomendación de limpieza periódica para mejorar elflujo FD
Recomendación de recalcular los diagramas de balance de calor decada unidad, así se agrega un modelo de rendimiento termal entiempo real para los operadores de la planta
Beneficios para el cliente Las ganancias rápidas identificadas pueden ser un ingreso para
seguir mejorando Soluciones comunes para las seis unidades – muchas
recomendaciones aplican a procesos comunes y a utilidades como la gasolina, el aire comprimido y el tratamiento de aguas.
El programa permite más mejoramientos de eficiencia a corto y mediano plazo
Sitio: Unit 4, Jaworzno III CFPP Ubicación: Jaworzno, Poland Unidades: 6x224 MW, 1345 MW total Funcionamiento comercial: desde 1976-79
Ahorros de energía: 125,000 MWh
térmico y 21,000 MWh eléctrico por año
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