ASOCIACIÓN MEXICANA DE ENERGÍA

• REFORMA ENERGÉTICA, SU APLICACIÓN Y AVANCES. • LA COGENERACIÓN DESPUÉS DE LA REFORMA ENERGÉTICA • ACAPULCO GRO. JUNIO 16, 2016

FECHAS RELEVANTES • Diciembre de 2013, publicación de la Reforma Energética • Agosto 2014, publicación de la Ley de la Industria Eléctrica • Septiembre de 2015, publicación de las Bases del Mercado Eléctrico • Publicación de valores de porteo de energía (costos de transmisión) Septiembre 2015. • Publicación Ley de Transición Energética, Diciembre 24, 2015

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LA COGENERACIÓN Y LA INDUSTRIA Desarrollo en la Industria y Prospectiva de Crecimiento • De acuerdo al PRODESEN, se espera que a finales de la presente administración el 25% de la energía consumida en el País (5% más que en 2014) provenga de fuentes de energía limpia que en términos de la Ley de la Industria Eléctrica en vigor desde el pasado 11 de Agosto de 2014, califican como tales: Las renovables (Solar, eólica, hidroeléctrica, biogás y biomasa), la geotérmica, la nuclear y la cogeneración eficiente. • Éste valor relativo se incrementará a 35% hacia finales del año 2014 • Lo anterior ofrece un futuro promisorio para los esquemas de cogeneración eficiente. 2

ESQUEMA DE COGENERACIÓN CON CALDERA Y TURBINA DE VAPOR Combustóleo, bagazo ó gas natural Aire

Vapor

Caldera

Agua

Turbina de vapor

Vapor Retorno de condensado

Bomba

Proceso Industrial

Gen.

Energía Eléctrica

ESQUEMA DE COGENERACIÓN CON APROVECHAMIENTO DIRECTO DE LOS GASES DE ESCAPE DE UNA TURBINA DE GAS.

GAS AIRE

Turbina de gas

Gen

Energía Eléctrica

Gases Temperatura °C Calientes Flujo másico (TPH) Agua de repuesto

Caldera de Recuperación de calor

Vapor Saturado Proceso Industrial o sobrecalentado

Retorno de condensado

B

ESQUEMAS TÍPICOS DE CICLO ABIERTO, CICLO COMBINADO, COGENERACIÓN Y TRIGENERACIÓN Gas Aire

Turbina de gas

G

Energía Eléctrica

Gases calientes Agua de repuesto

HRSG

Ciclo abierto Eficiencias de 30 @ 40%*

Caldera de recuperación de calor

Vapor Turbina de vapor

G

Energía Eléctrica

Vapor B Retorno de condensado

Agua a temperatura ambiente

Proceso industrial

Vapor o agua caliente Chiller de absorción

Ciclo combinado Eficiencias de 50 @ 59% Cogeneración Eficiencias de 65 @ 75%

Agua helada

Trigeneración Eficiencias de 70 @ 85%

* En motores de combustión interna pueden llegar a 50%

PROSPECTIVA DE CRECIMIENTO

• De acuerdo con la Subsecretaría de Electricidad de SENER, se espera un crecimiento de la oferta de energía a base de esquemas de cogeneración de 7533 MW en los próximos 15 años. • Destacan por su importancia el crecimiento de las cogeneraciones de PEMEX que será del orden de los 6900 MW en refinerías y centros procesadores de gas natural entre las que se encuentran: Cangrejera, Morelos y Minatitlán con 2000 MW de capacidad. • Las inversiones requeridas por estas obras se estiman en 7500 MDD. 6

PROSPECTIVA DE CRECIMIENTO CONTINUACIÓN…

• Adicionalmente a las cifras antes mencionadas, se espera un crecimiento significativo en esquemas de cogeneración y trigeneración a ser desarrollados en oficinas, hoteles, centros comerciales, bancos, y tiendas departamentales que manejan perecederos y que requieren de sistemas de aire acondicionado operando 24 * 7 • Estos esquemas de trigeneración requerirán de enfriadores por absorción para la obtención del agua helada utilizada por los sistemas de refrigeración y aire acondicionado 7

CRITERIOS DE DISEÑO • En la actualidad se encuentran operando en el País 3500 MW en esquemas de cogeneración de los cuales 1900 son de PEMEX. • Los criterios de diseño de los proyectos de cogeneración, deben tomar en cuenta el nuevo marco regulatorio. • Diseños electric driven • Diseños steam driven

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 Diseños electric driven, se basan en satisfacer total o parcialmente la carga eléctrica y parcialmente, en todos los casos, la carga térmica,  Con este criterio de diseño no se tiene el problema de excedentes de potencia y energía que se tendrían que exportar a la red de CFE, por lo que su financiación es más fácil. Curva de duración de carga Energía comprada A CFE

kW

Cogeneración operando en carga base

Horas

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DISEÑO STEAM DRIVEN • Un diseño steam driven, se basa en satisfacer al 100% la carga térmica del cliente, lo cual significa un excedente importante de potencia eléctrica que se tendrá que ofertar al mercado, con la incertidumbre de precios lo cual hará muy difícil la financiación de los proyectos, otra opción es enviar los excedentes a clientes que se hayan registrado como usuarios calificados con los que se tengan firmados contratos bilaterales. • Para ésta última opción, se deben tomar en cuenta los valores de porteo publicados el pasado mes de Septiembre por la CRE. • Con éste criterio de diseño, se obtienen los valores más altos de eficiencia total del ciclo así como las menores emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero. 10

DISEÑO STEAM DRIVEN CONTINUACIÓN

• La Reforma Energética y sus leyes reglamentarias al permitir un mayor número de actores en el proceso de generación y comercialización de la energía eléctrica incrementa la competencia lo cual redundará en una reducción de costos y tarifas en beneficio de los usuarios finales. • De hecho, se puede afirmar que ese es el fin más importante de la Reforma Energética. • Lo anterior nos obliga a ser mejores en el diseño de los esquemas de cogeneración sobre todo en lo que se refiere a la parte térmica. 11

DISEÑO STEAM DRIVEN CONTINUACIÓN… • Si bien las Bases del Mercado establecen que los proyectos de cogeneración conectados al SEN están sujetos a las instrucciones de despacho del CENACE, la base 3.3.16 habla de status no despachable (must run) de ciertas instalaciones de cogeneración, nucleoeléctricas y carboeléctricas. • En la gráfica siguiente presentada por el Ing. Martín Vivar del CENACE en el primer congreso de COGENERA MÉXICO, se puede apreciar la evolución del despacho de cogeneración por tipo de fuente y los ciclos combinados son los que más se despachan por razones de eficiencia. • Las cogeneraciones (sobre todo las eficientes) por razones obvias debieran ser despachadas con mayor frecuencia que los ciclos combinados.

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Evolución del Despacho de Generación 1999-2015 [GWh] Turbogás, Diésel, Biomasa, Biogás, Fotovoltaica Geotérmica

Nuclear

Carbón

Vapor

Hidroeléctrica

Ciclo Combinado

Eólica

DATOS SOBRE COGENERACIONES DE PEMEX

INSTALACIÓN

MW MW total local

MW Exp.

VAPOR TPH

CO2 menos

Empl. Adic.

CACTUS

650

30

620

500

1.9 M

1900

TULA

600

262

338

1200

1.7 M

1800

CADEREYTA

600

100

500

1100

1.7 M

1700

SALINA CRUZ

520

120

400

900

1.8 M

1800

TOTAL

2370 512

1858

3700

7.1 M

7200

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DISEÑO STEAM DRIVEN CONTINUACIÓN… • En los casos en que el CENACE tenga mejores ofertas de precio de energía en $/kWh, debido por ejemplo, a excedentes de agua en presas que hay necesidad de turbinar, existe la posibilidad de paro en los esquemas de cogeneración con los consecuentes problemas derivados de la falta de suministro de vapor al usuario de este fluido. • En virtud de lo anterior, es deseable diseñar los esquemas de cogeneración considerando un respaldo frío, tibio o caliente usando las calderas del cliente (dependiendo de su sensibilidad al suministro de vapor) e inclusive considerar sistemas de alimentación de aire fresco y un quemador secundario en el HRSG para hacer trabajar éste como una caldera convencional en caso de un paro de la turbina de gas. 15