Mesa 2. Almacenamiento Térmico

INEEL

Por que usar la tecnología termosolar…

La energía solar térmica a concentración es una forma viable de generar electricidad, demostrada técnicamente y económicamente.

Esta forma de energía no contribuye al cambio climático y su fuente es inagotable

Técnicamente madura para crecer en su aplicación en forma exponencial en diferentes países (franja solar)

Sustitución y desplazamiento de combustibles fósiles, reduciendo la emisión de contaminantes.

Otras aplicaciones importantes (calor de proceso, desalación de agua, química solar)

Tecnologías termosolares a nivel mundial

CONVERSION TERMOSOLAR

Sin concentración Con concentración

Baja Temperatura

<90 C

Mediana Temperatura

90-400 C

Alta Temperatura 400-1500 C

Colectores planos Canal Parabólico Fresnel

Plato Parabólico Receptor Central

Concentrated Solar Power (CSP) prices dropped in 2017, from under 10 cents per kWh in May, to under 5 cents by October.

CSP is a form of thermal solar energy that can power day or night, because its intrinsic ability to store its energy thermally enables it to dispatch power at any time.

http://www.solarpaces.org/csp-dispatchable-solar-broke-price-records-2017/

Plantas termosolares con almacenamiento

Países miembros de la comunidad solar

En México, que tenemos….

Recursos energéticos disponibles: no suficientemente explorados ni caracterizados.

Tecnologías: local limitado, en desarrollo.

Nichos regionales de posibles aplicaciones rentables: electrificación rural, generación distribuida, pequeña generación, repotenciación, calor de proceso para

la industria.

Marco legal, en evolución.

Meta a cumplir después del acuerdo de Paris (COP 21)

Recurso solar

http://sag01.iie.org.mx/siger/

Estación solarimétrica INEEL

Áreas de oportunidad…

Estudios muestran que el uso de la energía en el sector industrial

40 - 60% de la energía consumida está dedicada para la generación de calor de proceso

30% de dicha energía es usada en los procesos a temperaturas entre 80 – 250 C

•Los procesos utilizan agua (33%), vapor (33%) y el resto una combinación de ambos.

•Las MiPYMES invierten mensualmente en promedio en combustible entre $25,000 y $500,000 por empresa.

Industria Proceso Temperatura °C

Alimenticia

Presurización 60-80

Esterilización 100-120

Secado 120-180

Concentración 60-80

Agua de alimentación 60-90

Pasteurización 60-80

Cocido 60-90

decoloración 60-90

Textil

Decoloración/secado 60-90

Secado 100-130

Fijado 160-180

Planchado 80-100

Teñido 70-90

Cuernavaca, Mor, IIE

(torre de enfriamiento)

Torreón, Coah. (1000 lts)

Jiutepec, Mor, NISSAN

(10,000 y 3,000 lts)

Zacatecas

(6000 lts)

Desarrollo INEEL

Morelos, UPEMOR

(400 lts)

Industria textil y alimentos…..

Agua 40%

Vapor 9%

Ambos 10%

Ninguno 41%

a)Total de empresas

Agua 34%

Vapor 32%

Ambos 34%

b) Sin considerar tortillerias y panaderias

ón.

Fluido en el calor de proceso en la industria textil y alimenticia

Calor de proceso

83%

Sin calor de

proceso 17%

a) Alimenticia

Calor de proceso

40%

Sin calor de

proceso 60%

b)Textil

Uso de calor en el proceso por industria (INEEL 2013)

caldera20%

boiler6%

flama74%

caldera71%

boiler22%

flama

7%

a) Medio para la generación de calor de proceso en la

industria textil y alimenticia

b) Medio para la generación de calor de proceso en la

industria textil y alimenticia, sin considerar a las panaderías y

tortillerías

Aplicaciones solares en la industria mexicana…

http://ship-plants.info/solar-thermal-plants-map?industry_sector=5&unit_operation=1

Ejemplo de estudios realizados….

• Empresa dedicada a la fabricación de cajeta, mermeladas y diversos concentrados de frutas.

• Volumen de producción variable con extremos de 1400 kg de producto en temporada baja y 4000 kg en máxima producción.

• Zona de instalación: Zona del Bajío

• Se cuenta con área disponible, libre de sombras a nivel de piso.

• Temperatura de operación 90°C

• Consumo: Tres veces al día 450 litros totales.

• Requiere almacenamiento Si.

• Uso de caldera de gas para satisfacer sus necesidades de calor del proceso.

• Tiempo de recuperación de la inversión 5 años

Proceso

Identificación de integración del sistema termosolar al proceso

Propuesta:

Calentamiento

previo de agua

para producto. El

vapor solo se usara

para mantenimiento

de la temperatura.

Comportamiento….

NOTAS:

-Área propuesta 81

m2 (cuatro módulos)

-Tanque de

almacenamiento:

1,000 lts

Objetivo a corto plazo….. Menor a 2 años

Identificar los procesos que requieren calor de proceso de mediana temperatura.

Desarrollar estrategias para la integración de campos termosolares con almacenamiento, adecuados los diferentes procesos.

Estudios AdHoc en plantas de generación (CFE) y determinar la factibilidad de utilizar campo solar con almacenamiento para

repotenciar su capacidad.

Asimilación de tecnologías de almacenamiento y desarrollar la tecnología nacional (Prototipo Nacional)

Generar la cadena de valor para el desarrollo y aplicación de las tecnologías limpias y tecnologías de almacenamiento.

Alianzas estratégicas con CI y Universidades.

• Requerimientos aproximados de inversión de una planta de CP de 100 MWe

• 4 km2 de terreno

• 25000 ton de acero

• 12000 ton de vidrio

• 30000 ton de fluido de almacenamiento

• 20000 m2 de concreto

• 480 millones de dólares (100 MW, 9 hrs. de almacenamiento)

• Creación 1000 empleos durante la construcción y 100 empleos fijos durante la operación (25 años)

Objetivo … a largo plazo

Coordinar a los promotores de las energías renovables, científicos, tecnólogos, industriales y políticos para

desarrollar la cadena de valor, determinar los mecanismos de inversión y de una política estimulante para la

instalación de una planta termosolar con almacenamiento en México.

Acoplada o no a una planta de generación convencional.

Algunas reflexiones

La energía solar térmica a concentración con almacenamiento….

Permitirá desarrollar políticas favorables (impulsadas por el cambio climático y la

seguridad energética), favorecerá la existencia de fondos y obtendrá el reconocimiento

gubernamental del valor estratégico de las renovables.

Es técnicamente madura para crecer en su aplicación en países con recurso solar

(México), aunque todavía no existe un desarrollo formal en el país.

Ayudará a Sustituir y desplazar los combustibles fósiles (solución a la volatilidad en los

costos)

Es una forma de generar electricidad y calor de proceso bajo los principios fundamentales

de: Desarrollo sustentable limpio, bajas emisiones nocivas y recurso inagotable.

La planta SEGS de 80 MWe reporto que ha evitado anualmente la descarga a la atmósfera de 186,000 toneladas de CO2 , equivalente a la combustión de 80,300 toneladas de carbón por año

En México es posible lograrlo….

• Se tienen Centros de Investigación y Universidades con RH e infraestructura para iniciar estudios adhoc.

• Plantas de generación eléctrica donde se pueden adaptar sistemas de almacenamiento térmico, con su componente solar o recuperando calor de residuo.

• Áreas de oportunidad en la industria nacional que requiere calor de proceso a mediana temperatura, hasta 280°C. con el uso de tecnologías termosolares y de la energía térmica almacenada en horarios sin radiación solar.

¿Queremos esto en México?

Por su atención…..

Gracias