Cómo la industria española puede impulsar su

Jesús M. de la Fuente Ortiz (PG S EUC DGP W)
28-09-2016
Cómo la Industria puede impulsar su competitividad a
través de la Generación Distribuida
Unrescricted © Siemens AG 2015. All rights reserved.
Generación Distribuida
“Estamos siendo testigos de
una clara tendencia a la
descentralización en la
generación de energía”
Page 2
Qué Significa
“Generación Distribuida”
para SIEMENS
Page 3
?
Author Jesus de la Fuente
PG S EUC DGP W
2016-09-28
AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
Qué es la Generación Distribuida ?
1
6
Generación en el lugar de
consumo o muy próxima al
consumidor
On-grid/Off-grid:
Sistemas que
pueden estar
conectados a la
red o bien
operando en Isla
5
Page 4
?
Flexibilidad de Operación:
Intermitente, back-up,
Carga base
2
Tecnologías:
Generación de electricidad y
Accionamiento mecánico
(Bombas, Compresores)
3
4
Aplicaciones estáticas
(Onshore, Offshore)
Móviles (paquetizados de
turbina móvil y buques)
Tamaño: normalmente
por debajo de los
100MWe / Planta
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2016-09-28
AL=N ECCN=N
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Confidential
Restricted
Unrestricted
Cogeneración Industrial en España
Nº 59
509 MW
Nº 21
124 MW
Nº 11
284 MW
Nº 59
400 MW
Nº 32
134 MW
Nº 9
36 MW
Gas de
Refinerías
0,9%
Nº 127
1.080 MW
Nº 37
519 MW
Nº 66
557 MW
Gas Natural
85,5%
Nº 32
244 MW
Fuelóleo
7,8%
Renovables
1,5%
Nº 8
13 MW
Nº 3
12 MW
Nº 92
416 MW
Nº 56
347 MW
Nº INSTALACIONES: 696 Otros
POTENCIA 5.929 MW Combustible
s
4,2%
Nº 19
304 MW
Nº 64
914 MW
Biogás
0,6%
Otros
0,3%
Biomasa
0,6%
Nº 1
37 MW
5,5% 1,3%
15,9%
26,0%
12,6%
32,5%
2,6%
8,8%
23,3%
17,5%
<=1 MW
1-5 MW
5-10 MW
10-25 MW
25-50 MW
34,5%
19,5%
>=50 MW
<=1 MW
1-5 MW
Potencia Instalada
Fuente: MINETUR/IDAE datos Provisionales
Page 5
5-10 MW
10-25 MW
25-50 MW
>=50 MW
Número de Instalaciones
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Confidential
Restricted
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Cogeneración Industrial en España
21,1
84,5
33,2
124,2
193,4
Extracción
56,7
70,9
Fabricación Otros Productos Minerales No
Metálicos
452,6
Industria Química
1.154,6
Industrias Agrícolas, Alimentarias y Tabaco
608,9
Industrias del Papel y Cartón, Edición e Imprenta
6,3
Otras Ramas Industriales
706,7
1.411,6
Producción de Minerales No Férreos
Refinerías
1.004,4
Textil, Vestido y Cuero
Transformados Metálicos, Fabricación de
Maquinaria y Equipos
Siderurgia
Segmentación potencia de Cogeneración Instalada por Industria
Otros Servicios
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Confidential
Restricted
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Turbinas de gas Industriales y Aeroderivadas
Industrial
Generación
Oil & Gas
Chemicals
Utilities
Up-Stream
Pulp & Paper
IPPs
Mid-Stream
Food & Beverage
CHP de Distrito
Down-Stream
~ 950
~ 1,400
Otras Ramas Industriales
Flota Instalada
[unidades]
Page 7
~ 1,700
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AL=N ECCN=N
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Confidential
Restricted
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Turbinas de Gas Industriales y Aeroderivadas
SGT6-2000E (116 MW)
SGT6-5000F (242 MW)
SGT-500 (19/19 MW)
Heavy-duty
gas turbines
SGT-600 (24/25 MW)
Industrial RB211 (27 to32/28 to 34 MW)
Industrial
gas turbines
Industrial 501 (4 to 6 MW)
SGT-700 (33/34 MW)
SGT-100 (5/6 MW)
SGT-750 (38/39 MW)
SGT-200 (7/8 MW)
SGT-800 (48 to 53 MW)
SGT-300 (8/8 MW)
Industrial Trent 60 (53 to 66/54 to 62 MW)
60 Hz
SGT6-8000H (296 MW)
SGT5-2000E (187 MW)
SGT5-4000F (307 MW)
50 Hz
SGT5-8000H (400 MW)
SGT-400 (13 to 14/13 to 15 MW)
Aeroderivative
gas turbines
50 or 60 Hz
Gas turbines in the range of
100-400 MW
Gas turbines in the range of
Gas turbines in the range of
16-99 MW
0-15 MW
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AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
Turbinas de gas Industriales y Aeroderivadas
Industrial Trent 60
SGT-800 (up to 54.0 MW)
SGT-750 (38.1 MW)
SGT-700 (32.8 MW)
(up to 66.0 MW)
Proven, high combined cycle
efficiency
High performance, low emission,
maximized uptime
High fuel flexibility with maintained
low NOx
SGT-600 (24.5 MW)
SGT-500 (19.1 MW)
SGT-400 (up to 14.3 MW)
High fuel flexibility with maintained
low NOx
Burns heavy fuel oil (HFO) and
crude oil
Prove experience with highest
efficiency in its class
Industrial 501-K
Fast start and high flexibility and
simple cycle efficiency
Industrial RB211
(up to 32.5 MW)
High simple cycle efficiency
SGT-300 (7.9 MW)
SGT-200 (6.8 MW)
SGT-100 (up to 5.4 MW)
Operates on a wide range
of fuels
Compact design, operates on a wide
range of fuels
Proven for power generation and
cogeneration
Page 9
Author Gahns, Stefan
PG DG PM POI
(up to 6.6 MW)
Extensive experience aeroderivative
for power generation.
2015-05-27
AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
Definición de una planta de Generación Distribuida
Flexibilidad
Carga %
Factor de Utilización %
Disponibilidad %
Caracterización del
Calor Útil
Potencia Eléctrica
Liquid
fuels
Waste
heat
recovery
Tecnología
Gaseous
fuels
Fuel
?
Geother
mal
…
Solid
fuels
Yes / *High
No / *Low
Page 10
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AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
SU
GT / Recip
Restricted
Unrestricted
Cómo encontrar la solución adecuada
Ej.- Generación Eléctrica en horas pico
Liquid
fuels
Waste
heat
recovery
Flexibilidad
Soporte a la red en una zona
dominada por fuentes de
generacion renovables
Carga %
Entre min y 100%
Factor de Utilización %
30 – 60%
Disponibilidad %
Siempre
Caracterización del
Calor Útil
NO
Potencia Eléctrica
~200 MW máxima
Tecnología
Gaseous
fuels
Fuel
?
Geother
mal
Requirement / Question
…
1 x SGT5-2000E + 1 x TLRI 2-pole
Gas Natural
GT o Recip
Project specific answer
3 x ind. Trent60
+
3 x TLRI 2-pole
Solid
fuels
Yes / *High
No / *Low
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AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
SU
GT / Recip
Restricted
Unrestricted
Cómo encontrar la solución adecuada
Ej. Cogeneración con operación en Isla
Liquid
fuels
Waste
heat
recovery
Flexibilidad
Operación en Isla
Pocos arranques / año
Carga %
Entre 70% carga y 100%
Factor de Utilización %
>90%
Disponibilidad %
Factor crítico
Caracterización del
Calor Útil
Aceite térmico para tratamiento
de hidrocarburos
Potencia Eléctrica
21,5 MW
Tecnología
Gaseous
fuels
Fuel
?
Geother
mal
Requirement / Question
…
2 x SGT-400+
2 x Genset 6,3 kV
Gas Natural
GT o Recip
Project specific answer
+ 2 WHRUs + 1 stand-by Unit
Solid
fuels
Yes / *High
No / *Low
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AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
SU
GT / Recip
Restricted
Unrestricted
Industrial Trent
Airbus A350 (Trent XWB)
Airbus A380 (Trent 900)
Page 13
Airbus A330 neo (Trent 7000)
Boeing 787 Dreamliner (Trent 1000 )
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2016-02-03
AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
Turbina Aeroderivada
Flexible. Start/stop. Rendimiento en ciclo abierto.
TRENT 60 DLE - 10 Min Start Sequence
Cold
GT
Purge
Rotation
to Purge (21s) RR
Std Pkg ,
Speed
Site
(60s)
Specific)
Light-off to
Sub-Sync
Idle (60s)
4000
2000
GT Warm-up Complete
Sub-Sync Idle Achieved
6000
Baseload Achieved
8000
0
0
50
Start permissives
are met, then start
Ventilation system @ 5s
Page 14
100
150
200
Total air volume purged by gas
turbine only is 124.14 m3.
Code requirements define
volume and time requried
250
300
Breaker Closed
10000
Complete Purge
Begin G.T. Rotation to Purge
High Speed Spool Speed (NH) (rpm)
G.T. Purge Speed Achieved
ISO 21789
12000
Acceleration to 66MW (170s)
Accel Auto Sync
from SSI check & in
Progress
to SI
and
(40s)
breaker
close
(30s)
Sub Sync
Idle (SSI)
Dwell
(90s)
Sync Idle Achieved
Start Initiation
Start LO & Hydr.
Systems &
Enclosure
Ventilation
(70s)
350
400
Time (Seconds)
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PG S EUC DGP W
450
500
550
600
Ramp Rate
Increase - 0.35 MWe/s
Decrease - 0.17 MWe/s
Droop Control – 0.65 MW/s (Max)
2016-09-28
AL=N ECCN=N
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Confidential
Restricted
Unrestricted
Turbina Industrial
Carga Base. Alto Rendimiento en cogeneración y
Ciclo Combinado
Exhaust flow & temperature versus load (simple cycle, part load data)
Exhaust Mass Flow vs Load
Natural gas fuel
m, kg/s
Altitude (sea level)
Relative humidity
= LHV 46798 kJ/kg
= LHV 20123 Btu/lb
= 1,013 bar(a) / 14,7psi
= 60 %
Part Load Performance Combined Cycle
Load, %
60
Exhaust Temperature vs Load
t, deg C
Efficiency, %
55
50
45
40
35
50
60
70
80
Base Load Power, %
90
100
Load, %
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2016-09-28
AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
Ejemplos de Generación Distribuida en la Industria
1xSGT-100 Cogen
(5MWe)
Fabrica Lipidos, España
1xSGT-400 CCPP+Cogen
(14.4 +4 MWe)
Fábrica Automovil, España
1xSGT-400 CCPP+Cogen
(15MWe)
Fabrica Papel, España
1xSGT-700 CCPP Cogen
(45 MW)
Fabrica Papel, Reino Unido
1xSGT-750 Cogen
(15MW)
Fábrica de Fibras Textiles,
Mexico
1xSGT-600 + SGT-200 Cogen
(25 + 6 MW)
Refineria, España
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AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
Confidential
Restricted
Unrestricted
SGT-750 Ejemplo Industria Textil
Generación simultánea de electricidad y calor
SGT-750
COGENERATION
FUEL
(Natural
Gas)
Cogen Efficiency > 90%
93 MW
Electric Efficiency = 38.7%
HEAT
48 MW
462ºC
ELECTRICITY
36 MW
Reducción costes energéticos 30%
Page 17
SGT-750 Ejemplo Industria Textil
Optimización de Eficiencia
Operation time = 8500 h / year
11,22 Million $
FUEL
Gas Price = 25 $ / MWh
Electricity price = 70 $ //MWh
MWh
Steam price = 27,5 $ / MWh
HEAT
19,76
Million $
SGT-750
COGENERATION
ELECTRICITY
21,42
Million $
Reducción costes energéticos 30%
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Influencia de la Digitalización en el ciclo de vida útil
de una turbina de gas
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2016-09-28
AL=N ECCN=N
Strictly Confidential
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Restricted
Unrestricted
SGT-750 Ejemplo Industria Textil
Optimización de Costes Operativos
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SGT-750 Ejemplo Industria Textil
Optimización de Costes Operativos
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Conclusiones
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