Natural’ cooling options/solutions.
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Este documento anuncia un taller regional que se llevará a cabo en Bogotá, Colombia del 22 al 23 de abril de 2010. El taller tratará sobre tecnologías de reemplazo para refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global y eficientes energéticamente en el sector de refrigeración y aire acondicionado.
Natural’ cooling options/solutions.
- 1. Taller Regional para América del Sur sobre Tecnologías de Reemplazo para HCFC de Bajo Potencial de Calentamiento Global y Eficientes Energéticamente en el Sector de Refrigeración y Aire Acondicionado Bogotá, Colombia, Abril 22-23, 2010 Empresa Tecnología y Proyecto Edificio CCI Abril de 2009
- 2. Supernova •Presentación de la empresa •Herramientas para proveer soluciones energéticas •Caso de estudio Edificio CCI •Capstone Microturbines Confidencial 2
- 3. Qué hace SES SES es una empresa de servicios energéticos, (ESCO, Energy Service Company) y su misión es identificar los ahorros posibles en su consumo de energía, y convertirlos en flujos de caja tangibles para reinvertir en lo que es verdaderamente útil para su negocio. Trabajamos como su aliado para conseguir los resultados y nuestro beneficio se deriva del éxito de los resultados que les garantizamos que obtendremos. Confidencial 3
- 4. Cómo se ahorra energía Hay solo tres formas generales de conseguir ahorros energéticos : • Sustitución de fuentes para aprovechar precios diferenciales y/o renegociación de tarifas. • Cambios tecnológicos en el marco de reconversión o reingeniería en equipos, sistemas y/o proceso. • Cambios de habito y/o patrones de uso de los recursos. Para implementar cualquiera de las anteriores metodologías, individual o complementariamente, una empresa se ve abocada a interactuar con múltiples actores como vemos a continuación . Confidencial 4
- 5. Enfoque Tradicional Contratistas Ingenieros Consultores Fabricantes de equipos Cliente Proveedores de Energía Gobierno Entidades Financieras Econoler International Confidencial 5
- 6. Enfoque ESCO Contratistas Fabricantes de equipos Cliente SES Gobierno Entidades Financieras Garantías > Análisis Formulación Ingenieros Instalación Consultores Financiación Monitoreo Proveedores Entrenamiento de Energía Econoler International Confidencial 6
- 7. Portafolio de Servicios Optimización energética para nuevos proyectos Reconversión Tecnológica Servicios integrales de climatización Auditorias Energéticas Herramientas Tecnológicas Confidencial 7
- 8. Herramientas Tecnológicas • Nuestra empresa emplea un enfoque integral en sus soluciones técnicas utilizando por ejemplo: – Cogeneración con micro turbinas que mediante la recuperación del calor de combustión producen frio con equipos de aire acondicionado de ciclo de absorción – Cogeneración con micro turbinas mediante la utilización del calor de combustión para procesos térmicos industriales y el aprovechamiento de la energía eléctrica – Energía de fuentes renovables como solar térmica y fotovoltaica – Tecnología que optimiza los picos de demanda inteligentemente – La negociación de tarifas y contratación de fuentes de energía Confidencial 8
- 9. Beneficios de la Cogeneración Generación Eléctrica en Sitio Planta 69% Eléctrica “Desecho” = calor rechazado al ambiente Estándar 31% Energía utilizada para la producción de electricidad Suministro de Combustible La cogeneración y/o trigeneración permiten un mayor Sistema de Cogeneración Eléctrica en Sitio aprovechamiento de 29% los recursos Equipo de “Desecho” = calor rechazado al ambiente cogeneración energéticos 40% Energía utilizada para producir calor o disponibles refrigeración a través de un sistema central 31% Suministro de Energía utilizada para la producción Combustible de electricidad Confidencial 9
- 10. Integración de Equipos Gases calientes de combustión Torre de Aire Enfriamiento escape turbina Red de Gas Recuperador De calor Micro turbinas Red de agua Energia Para Generación Caliente o Red de agua Eléctrica Térmica y vapor de medida Eléctrica condensación Chiller Eléctrico Chiller de Absorción Manejadoras De Aire medida Red Eléctrica Red de agua Helada Confidencial 10
- 11. Edificio CCI caso de estudio • Fuimos contratados para optimizar el consumo energético del edificio de la Cámara Colombiana de la Infraestructura – Desarrollar la línea base de consumo eléctrico con los sistemas que tenían diseñados con una capacidad instalada de 2.1 Mw – Iluminación – Tomacorrientes – Servicios electromecánicos (ascensores y bombas) – Sistema de aire con torre de enfriamiento y paquetes interiores condensados por aire – Como el aire acondicionado era el principal uso de la electricidad construiríamos alternativas cuantificando el ahorro y determinando la inversión marginal de cada una de ellas para calcular su T.I.R. – Se llego a la conclusión que un sistema de cogeneración con micro turbinas tendría el mayor impacto aunque la mayor inversión marginal Confidencial 11
- 12. Edificio CCI en cifras • Las cifras básicas para el análisis son las siguientes – La línea base eléctrica del edificio con el aire acondicionado inicial se determino en 400,000 Kw hora mes con el perfil de uso ilustrado de los cuales 160,000 Kw hora mes habrían sido del aire acondicionado Confidencial 12
- 13. Edificio CCI en cifras • Con la cogeneración se obtienen los siguientes resultados – La línea base eléctrica del edificio con el aire acondicionado por absorción se determino en 302,000 Kw hora mes con el perfil de uso ilustrado de los cuales solo 62,000 Kw hora mes serán consumidos por el sistema de absorción Confidencial 13
- 14. Edificio CCI en cifras • Que significa en Plata? – Con un Kw de 324 pesos y una tarifa mt3 de gas de 632 pesos el Kw generado cuesta 192.2 incluidos costos de mantenimiento, o sea un “spark spread” de 131.8 pesos por Kw – Lo que al mes que representa un ahorro de 68.6 Millones de pesos mensuales ya que se consumen un 25.2% menos Kw y estos cuestan un 40.7% menos para una reducción del costo de operación frente a la línea base del 55.1% -25.2% -40.7% Confidencial 14
- 15. Análisis financiero I • El edificio realizo una inversión marginal entre lo que costaba el sistema original y el ahorro en equipos electrógenos de respaldo un valor de 4.400 millones lo que arroja una TIR a 15 años de 17.7% y periodo de pago de 5.2 años Confidencial 15
- 16. Análisis financiero II • La sensibilidad se calculo con base en una reducción del 10% en la tarifa eléctrica, un aumento del 10% en la tarifa de gas y el efecto combinado. CONDICION TIR VAR BASE 17.7% ELEC -10% 13.4% -18.3% GAS +10% 15.9% -7.7% AMBAS 11.6% -25.9% Confidencial 16
- 17. Impacto Ambiental • Con base en los Kw h anuales que disminuyen el proyecto por vía de la reducción de la energía demandada por el sistema de aire acondicionado, se puede evaluar la reducción en emisiones de carbón (CO2). IMPACTO GEI PROYECTO Calculo Anual Kw Kg BASE AIRE 1,749,337 768,309 NUEVA BASE 713,408 313,329 DIFERENCIA 1,035,929 454,980 % reduccion 59.2% valor CER mercado $US 20 9,100 valor CER 15 años $US 136,494 Kg/kw PAIS 0.4392 Confidencial 17
- 18. Capstone www.microturbine.com Confidencial © 2003 Capstone Turbine Corporation • www.microturbine.com/biogas 18
- 19. Que es una MicroTurbina? Un generador accionado por una turbina a gas de pequeña escala – Amplio Rango de Operacion • Combustion estable del 10% - 100% de la carga – Maxima Confiabilidad • 14,000+ Horas TPEF – Maxima Disponibilidad • 99.1% con PPDF Flota de 500+ – Emisiones Bajas - <9 ppm Nox (0.22 g/hp-hr) – Eficiencia Electrica del 26-33% • Combinada con CHP se puede obtener eficiencia termica del 80%+ – Amplio Rango de Combustibles – 13.0 MJ/m3 to 99.1 MJ/m3 • Hasta el 7% de H2S con la C30 Confiabilidad – Disponibilidad - Flexibilidad Confidencial 19
- 20. Simple: Una Pieza Movil Una pieza movil: El eje TurboGenerador Spring • Cojinetes Pneumaticos • Sin aceite ni lubricantes Foil • Enfriada por Aire • Sin refrigerantes Shaft • Confiabilidad Comprobada • >21 millones de horas de operacion • Velocidad Variable de 45,000 a 96,000 RPM Confidencial 20
- 21. Cojinetes Pneumaticos Resorte Cuando el rotor gira por encima de 20,000 RPM, una pelicula de aire se forma entre el foil y el rotor. Esta pelicula levanta y desplaza el foil radialmente del eje. Unos resortes proveen contrapresion al foil manteniendo el eje centrado sobre su cojin de aire. Shaft Despues del despegue no hay contacto metal-metal en el cojinete y en consecuencia ni friccion ni desgaste. Pelicula de aire Foil Confidencial 21
- 22. La Micro Turbina Capstone por dentro Aletas de enfriamiento • No hay transmiones ni reducciones ni Gases de Escape bombas, ni otros componentes mecanicos Recuperador • Motor recuperable Toma de aire Injector de Combustible • Diseño soldado Camara de Combustion • Fabricado por Capstone • Alternador de Iman Permanente • Combustion de premezcla pobre • Manufacturado en USA Generador Compresor Cojinetes Pneumaticos Turbina Confidencial 22
- 23. Electronica basada en Inversores Confidencial 23
- 24. Electronica de Potencia de 4a Generacion Bus DC Regulado Control Motor Control de Carga •DSP control digital •DSP control digital •Controla la operacion de la •Neutro incorporado turbina •Reles de proteccion incorporados •Amplio rango de velocidad •Sincronizacion Incorporada •Control del generador sin Control de Baterias •Paralelaje incorporado sensores •DSP control digital •Conectada a red o Electrogena •Compacto y liviano •Control de transientes de •Enfriada por aire •Freno dinamico potencia •Cumple con IEEE 519 incorporado •Control Bi-direccional de •Certificada UL 1741 •Fuente de potencia incorporada potencia •Enfriado por aire •Enfriado por aire Confidencial 24
- 25. Certificaciones • Unicos generadores de su capacidad con UL Certification • UL 2200, es la ultima norma de seguridad para generadores y la UL 1741, es la norma nacional para interconeccion con redes • Cumpre con la NFPA, IEEE519, CE, NEC, CSA, ATEX y otros estandares de seguridad reconocidos internacionalmente Confidencial 25
- 26. Interconexión sencilla con la red • Incorpora Funciones de Proteccion – Sobre y Bajo Voltaje – Sobre y Baja Frequencia – Anti-Flotacion Activa – Certificada UL 1741 para cumplir IEEE 1547.1 • Sincronizacion Automatica con la Red – Inversores son fuente de Corriente • Contribucion Limitada a Corto Circuito – Control Activo de Corriente en < Medio Ciclo Confidencial 26
- 27. Operacion Conectada a la Red Carga Base Razuramiento de Picos Seguimiento de Demanda Confidencial 27
- 28. Linea de Productos Capstone Disponibles para combustibles liquidos o gaseosos C30 & C65 C65 CHP C200 & C200 CHP Confidencial 28
- 29. Desempeño C30 C65 C200 Potencia 30 kw 65 kw 200 kw Eficiencia a 26% 28% 33% Plena Carga Consumo 13.8 MJ/kWh 12.4 MJ/kWh 10.9MJ/kWh (13,100 BTU/kWh) (11,000 Btu/kWh ) (10,300 Btu/kWh) Calorifico Combustible D2, 1-K, Jet A, JP- Diesel & Biodiesel Diesel & Biodiesel Liquido 8, JP-5 Gases 13.0 - 99.1 MJ/m3 13.0 - 99.1 MJ/m3 13.0 - 99.1 MJ/m3 (HHV) (325-2550 Btu/scf) (325-2550 Btu/scf) (325-2550 Btu/scf) Corriente de 46 Amps RMS 100 Amps RMS 310 Amps RMS Salida Voltaje 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC Nominal Temp Gases 530 F (275 C) 588 F (309 C) 535 F (280 C) Escape NOx Gas : <9 ppm Gas: <9 ppm Gas: <9 ppm Emisiones Liquid : <35 ppm <5 ppm CARB <5 ppm CARB Acustica 65 dBA 65 dBA 65 dBA Confidencial 29
- 30. Solucion Modular • (3), (4), o (5) C200 C600 C800 C1000 • Huella Apilable Potencia 600 kw 800 kw 1000 kw • Contenedor con Huella ISO Eficiencia 33% 33% 33% • Combustion estable de ralenti al 100% Plena Carga • Maintenimiento en 1 con las demas Consumo 10.9MJ/kWh 10.9MJ/kWh 10.9MJ/kWh Calorifico (10,300 Btu/kWh) (10,300 Btu/kWh) (10,300 Btu/kWh) disponibles Corriente de 930 Amps RMS 1240 Amps RMS 1550 Amps RMS Salida Voltaje 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC 400 to 480 VAC Nominal Temp Gases de 535 F (280 C) 535 F (280 C) 535 F (280 C) Escape Energia de 5,400,000 BTU/hr 6,750,000 BTU/hr 4,050,000 BTU/hr Escape Confidencial 30
- 31. Mantenimiento preventivo 8,000 horas Air Filters Reemplazar Fuel Filter Reemplazar Igniter Reemplazar 20,000 Injectors Reemplazar Horas Battery Pack Reemplazar Thermocouple Reemplazar 40,000 Engine & RE-cambio Horas Generator • Costo de mantenimiento $0.01 kWh (USD) • 6 Horas de mantenimiento planeado por ano • Capstone podria garantizar el costo del mantenimiento planeado y no planeado a Servicing injectors at 20,000 hrs on an offshore platform traves del Factory Protection Plan Confidencial 31
- 32. Comparativo Mantenimiento Programa de Mantenimiento Mantenimiento de Microturbinas Matenimiento de plantas generadoras (GE Jenbacher) 8,000 Horas Filtros de Aire Limpiar/Reemplazar 500 Horas Filtro de Aire Reemplazar Filtro de Aceite Reemplazar Filtro de Reemplazar Combustible Aceite Carter Reemplazar Ignitor Reemplazar Bujias Reemplazar 20,000 Horas Injectores Reemplazar 1,500 Horas Culata Inspección Battery Pack Reemplazar 20,000 Horas Culata Overhaul Thermocupla Reemplazar 40,000 Horas Bloque Overhaul 40,000 Horas Turbina & Reemplazar Generador 6 actividades 60-118 actividades durante 5 anos durante 5 anos 25 % mas bajo de costo de mantenimiento Confidencial 32
- 33. C1000 Confidencial 33
- 34. Comparativo de Turbinas a Gas Gas Turbine Comparison (Product Data Sheets, January 2008) 40 Solar Turbines Mercury 50 38 36 34 Capstone C200 Capstone C1000 Electrical Efficiency (%) 32 General Electric GE5-1 (DLN) Elliott TA100R Siemens SGT-100 30 Rolls Royce 501-KB7S Ingersol Rand MT250 Solar Turbines Centaur 50 Capstone C65 Solar Turbines Centaur 40 Kawasaki GPB60D 28 Rolls Royce 501-KB5S Capstone C30 OPRA Turbines OP16-3B 26 (DLE) Solar Turbines Saturn 20 24 Kawasaki GPB15D Kawasaki GPB30D 22 20 18 Dresser-Rand KG2-3E 16 Dresser-Rand KG2-3C 14 0 1 2 3 4 5 6 Power Output (MW) Maxima Eficiencia en equipos de menos de 4MW Confidencial 34
- 35. C1000 Alta Eficiencia a Cargas Parciales 35 30 Eficiencia (%) 25 20 15 Max Efficiency Mode Load Share 10 Recip 5 0 0 200 400 600 800 1000 Potencia (kW) Confidencial 35
- 36. Casos de éxito A&P FRESH MARKET, New York (USA) HOTEL RITZ CARLTON, San Francisco (USA) Cuatro micro turbinas Capstone de 60 Kw generan electricidad para el Cuatro micro turbinas Capstone de 65 Kw hotel y con el calor producen energía eléctrica y con un chiller de de combustión doble efecto de absorción conectado producen 161 TR directamente a los gases de escape para enfriar la carga producen el frio y el calor necesario para la base del edificio. climatización del local. Confidencial 36
- 37. Casos de éxito 2 BIBLIOTECA RONALD REGAN, EDIFICIO CITIBANK, Simi Valley, CA (USA) La Jolla, CA (USA) Tres micro turbinas Capstone C65 alimentan un sistema de Un total de 960Kw son generados por 20 micro turbinas absorción que produce 60 Capstone de 65Kw y se producen 361 TR con chiller de toneladas de refrigeración. absorción para enfriar la biblioteca y el pabellón “Air force one” Confidencial 37
- 38. Casos de éxito 3 EDIFICIO PIERCE COLLEGE, Los Angeles, CA (USA) Un banco de 6 micro turbinas Capstone de 65 Kw que alimentan un sistema de absorción de agua caliente que produce 120 toneladas de refrigeración. Confidencial 38
- 39. Casos de éxito 4 Confidencial 39
- 40. Casos de éxito 5 Confidencial 40