TRIGENERACIÓN CON ABSORCIÓN

TRIGENERACIÓN CON ABSORCIÓN

2LT ENERGÍA MÉXICO, S.A. de C.V.

La TRIGENERACIÓN es la generación simultáneade energía eléctrica, energía térmica y energíafrigorífica, a partir de un único combustible.

Las instalaciones de TRIGENERACIÓN conchillers de absorción, utilizan parte de la energíatérmica que se produce en la generación deelectricidad para transformarla en energíafrigorífica.

Los chillers de absorción pueden utilizar comofuente de calor, para la producción de energíafrigorífica, agua caliente, vapor, gases decombustión, o una combinación de estas.

DEFINICIÓN

E. Eléctrica

Combustible

E. Térmica

E. Frigorífica


Si bien la fuente de calor que se utiliza, en unchiller de absorción, puede proceder de unainstalación de generación eléctrica basada enturbina o en motores reciprocantes, es máshabitual su utilización en instalaciones conmotores, por la capacidad de poder aprovechardirectamente el circuito de refrigeración de altatemperatura.

Estos circuitos de refrigeración en ocasiones nopueden ser aprovechados para cubrir la demandatérmica, pero si son aprovechables en unamaquina de absorción.

DEFINICIÓN

E. Eléctrica

Combustible

E. Térmica

E. Frigorífica


Como consecuencia del aprovechamiento de laenergía térmica, en los chillers de absorción parala producción de energía frigorífica, se obtiene unareducción, total o parcial, del consumo eléctrico delos chillers convencionales.

DEFINICIÓN

E. Eléctrica

Combustible

E. Térmica

E. Frigorífica


La tecnología de la trigeneración permite aprovechar la energíaprimaria, de forma más eficiente que su utilización por separado, paraproducir energía eléctrica, térmica y frigorífica.

EFICIENCIA


Las instalaciones de Trigeneración permiten adaptarse a un tipo deconsumidor energético que demanda, además de energía eléctrica,energía térmica y energía frigorífica.

Esta versatilidad permite un amplio campo de aplicación de estatecnología, tanto en el sector industrial como en el sector de servicios.

En el sector industrial, destaca su aplicación en:

- Industria alimentaria - Industria textil

- Industria farmacéutica - Industria química

En el sector de servicios, destaca su aplicación en:

- Redes de distribución de calor y frío - Hospitales

- Edificios o complejos de servicios mixtos

APLICACIÓN


CASOS DE APLICACIÓNSECTOR INDUSTRIAL


ESQUEMA BÁSICO SIN TRIGENERACIÓNCASO 1: INDUSTRIA ALIMENTICIA

RED ELÉCTRICA

Protecciones y medida

Transformador de potencia

Chiller convencional

CONSUMOS ELÉCTRICOS

PRODUCCIÓN DE FRÍO

REDGAS NATURAL ERM

Caldera de vapor

RED DE VAPOR

RED DE AGUA CALIENTE

Calentador de agua

1.2 GWh/año

10 GWh/año

2.1 GWh/año

11.1 GWh/año


ESQUEMA BÁSICO CON TRIGENERACIÓN

Transformador

Gases de escape (400 ºC)

Consumos (Iluminación, Fuerza, Frío,…)

1,760 kW 93ºC

Circuito de refrigeración

del motor

VAPOR2,700 kg/h, 9 bar

6ºC

Disipar

Caldera recuperación

15ºC

Chimenea

80ºC

AGUACALIENTE

AGUAHELADA

70ºC

Ventaelectricidad (40%)

Consumo electricidad (60%)

Chiller Absorción

245 TR

1,230 kW1,800 kW

530 kW

Aeroenfriador

Intercambiadorde Calor

ɳSistema= 77%

10 MW

RED ELÉCTRICA

REDGAS

NATURAL

Motor reciprocante

4 MW

Generación de electricidad

83ºC

CASO 1: INDUSTRIA ALIMENTICIA


BALANCE ECONÓMICO 1Gas evitado en la producción de vapor y agua caliente 38,564 MMBTU/año

Coste de gas natural de caldera convencional 3.9 USD/MMBTU

Ahorro en compra de GN en producción de vapor y agua caliente 150,730 USD/año

Energía frigorífica aportada en forma de agua helada 3,408,205 kWh/año

Energía eléctrica evitada en la producción de frío 1,136,068 kWh/año

Coste de la energía eléctrica 9.7 cUSD/kWh

Ahorro en compra de energía eléctrica por la producción de frío 109,744 USD/año

Energía eléctrica para autoconsumo 9,318,932 kWh/año

Costo de la energía eléctrica 9.7 cUSD/kWh

Ahorro en la compra energía eléctrica por autoconsumo 900,209 USD/año

Energía eléctrica ingresada a la red 5,856,748 kWh/año

Precio medio de venta de la energía eléctrica 9.9 cUSD/kWh

Ingreso por venta de energía eléctrica 579,232 USD/año



BALANCE ECONÓMICO 2

Total de ahorros energéticos e ingresos por venta de energía 1,739,916 USD/año

Costo de generación (combustible, mantenimiento y operación) 976,344 USD/año

Ahorro neto anual 763,572 USD/año

Inversión de la Planta de Trigeneración 4,200,000 USD

Periodo de Retorno Simple 5.5 años

Tasa Interna de Retorno (TIR) 21%





ESQUEMA BÁSICO SIN TRIGENERACIÓN

RED ELÉCTRICA

REDGAS NATURAL






ERM RED DE VAPOR

Quemador de gas

PRODUCCIÓN DE AIRE

CALIENTE

Caldera de vapor

3.9 GWh/año

8.7 GWh/año

12 GWh/año

5 GWh/año

CASO 2: INDUSTRIA LÁCTEA



Transformador


Consumos (Proceso, Frío,…)

Agua Caliente (95ºC)

Circuito de Refrigeración del

Motor

Chimenea

250 TR

2,560 kW 140ºC

130ºC

Agua sobrecalentada

476 kW

6ºC

11ºC70ºC

AIRE CALIENTE

AIRECALIENTE

110ºC

280 KW

625 kW440 kW


Chiller AbsorciónAGUA

HELADA

VAPOR 3,800 kg/h, 10 bar




Aeroenfriador

Intercambiadoresaire-agua

40ºC

20ºC 75ºC

ɳSistema= 76%

14.25 MW

RED ELÉCTRICA

REDGAS

NATURAL

Motor reciprocante

5.8 MW

1,260 KW

(85ºC)



BALANCE ECONÓMICO 1Consumo evitado de GN para producir vapor y aire caliente 57,917 MMBTU/año


Ahorro en compra de GN en producción de vapor y aire caliente 335,919 USD/año


Energía eléctrica evitada en la producción de frío 1,140,522 kWh/año


Ahorro en compra energía eléctrica por producción de frío 111,771 USD/año



Ahorro en la compra energía eléctrica por autoconsumo 541,533 USD/año



Ingreso por venta de energía eléctrica 1,740,641 USD/año





Costo de generación (combustible, mantenimiento y operación) 1,573,595 USD/año

Ahorro neto anual 1,156,269 USD/año









RED ELÉCTRICA



Máquina de absorción de combustión directa



REDGAS NATURAL ERM

Caldera de vapor

RED DE VAPOR

14 GWh/año

11GWh/año

16 GWh/año

CASO 3: INDUSTRIA TEXTIL



Transformador

Generación deelectricidad


Consumos (Iluminación, Fuerza, Frío,…)

Agua Caliente (90ºC)


del motor

Disipar

Chimenea

AGUA HELADA420 TR

7ºC

14ºC


Chiller Absorción

1,400 kW

Aeroenfriador

ɳSistema= 76,5%



VAPOR2,110 kg/h, 8 bar

8.9 MW

2,120 kW

RED ELÉCTRICA

REDGAS

NATURALMotor

reciprocante

3.7 MW

(80ºC)



BALANCE ECONÓMICO 1Consumo de GN evitado para producir vapor 44,454 MMBTU/año


Ahorro en compra de GN en producción de vapor 400,544 USD/año


Energía térmica evitada en la producción de frío 8,990,497 kWh/año

Coste de gas natural en chiller 9.0 USD/MMBTU

Ahorro en compra de GN en chiller 810,065 USD/año



Ahorro en la compra energía eléctrica por autoconsumo 1,080,962 USD/año



Ingreso por venta de energía eléctrica 1,321,176 USD/año






Ahorro neto anual 1,215,896 USD/año








CASOS DE APLICACIÓN SECTOR SERVICIOS



RED ELÉCTRICA

REDGAS NATURAL






ERM

Calentador de agua

RED DE AGUA CALIENTE

2.1 GWh/año

3.0 GWh/año

CASO 1: COMPLEJO EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS





90ºC

Circuito de refrigeración del

motor

80ºC

6ºCChiller Absorción

15ºC

Chimenea AGUAHELADA

AGUA CALIENTE

70ºC

Chimenea284 TR

580 kW470 kW

380 kW

580 kW



AeroenfriadorIntercambiador

de CalorɳSistema= 84%

2.6 MW

RED ELÉCTRICA

REDGAS

NATURAL

Motor reciprocante

1 MW

80ºC



BALANCE ECONÓMICO 1Consumo de GN evitado para producir agua caliente 9,261 MMBTU/año


Ahorro en compra de GN en producción agua caliente 78,147 USD/año

Energía eléctrica evitada en la producción de frío 599,924 kWh/año


Ahorro en compra de energía eléctrica por la producción de frío 75,590 USD/año




Costo de generación (combustible, mantenimiento y operación) 340,719 USD/año








RED ELÉCTRICA

REDGAS NATURAL





ERM

Caldera de vapor

RED DE VAPOR

Transformadorde Potencia

27.3 GWh/año

5,5 GWh/año

11 GWh/año

CASO 2: COMPLEJO EDIFICACIONAL DE SERVICIOS MIXTOS



Transformador

Energía Eléctrica

400 ºC

CONSUMOELÉCTRICO

95ºC


del motor

VAPOR

7ºC

14ºC

Chimenea

AGUAHELADA

2,000 kg/h , 7 bar

520 TR

Chiller Absorción


Aeroenfriador

Intercambiadorvapor agua

ɳSistema= 80 %



9 MW

RED ELÉCTRICA

REDGAS

NATURAL

Motor reciprocante

3.6 MW2,020 kW

1,400 kW

85ºC


Gases de escape


Consumo de GN evitado para producir vapor 34,034 MMBTU/año


Ahorro en la compra de gas natural por la producción de vapor 187,204 USD/año


Energía eléctrica evitada para la producción de agua helada 5,001,392 kWh/año


Ahorro en compra de energía eléctrica por producción de agua helada 385,107 USD/año



Ahorro en la compra energía eléctrica por autoconsumo 2,103,855 USD/año










Inversión de la Planta de Trigenearación 4,800,000 USD

Periodo de Retorno Simple 4,9 años





- Parc del Alba es un desarrollo urbanístico, localizado en Cerdanyoladel Valles, que incluye un parque industrial tecnológico, en donde seubican empresas de alta tecnología.

- En este parque se construyo el Sincrotrón Alba, primer aceleradorde partículas de la península ibérica.

- Una de las exigencias para el emplazamiento del Sincrotón es ladisponibilidad de dos fuentes de suministro eléctrico de altaestabilidad e independientes.

- La demanda energética del Sincrotrón es: 5 MWe, 5MWf y 2MWt.

CASO 3: RED DE DISTRIBUCIÓN DE CALOR Y FRIO


- En el Parc de Alba hay solo una línea de suministro de 220 kV, porlo que se construyo una generación propia de alta eficiencia, paragarantizar el suministro eléctrico y una red de Ditrict Heating andCooling para el suministrar de la energía térmica y frigorífica delSincrotrón y de las demás industrias del Parc del Alba.

- Este proyecto desemboco en la central ST4, como suministroenergético total y sistema de back-up del Sincrotrón, y generaciónde frio y calor de alta eficiencia para la red de DHC.



- La red de DHC, esta constituida por una red de agua fría ( 6º-12ºC)y una red de agua caliente (60-80ºC), a cuatro tubos, para las 80empresas tecnológicas ocupantes del parque.

- La planta de Poligeneración ST4, esta constituida por:

*3 motores de 3,35 MW, con un rendiemiento eléctrico del 44,5%

*2 maquinas de absorción, 4.800 KWf (doble efecto)+ 2.850 KWf(simple efecto).

*Máquina de frio convencional, para puntas y back-up. 5.000 kWf.

*Sistema de almacenamiento de agua fría, 5.000 m3, 35.000 kWhf

* Interconexión eléctrica con el Sincroton y con REE en 220 kV




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