La disponibilidad y utilización de agua para sistemas de generación termoeléctrica está determinando qué proyectos se desarrollan en distintas regiones del país. El enfriamiento es el principal factor que explica el uso de agua en centrales termoeléctricas...

1. Desarrollada
para:
Hacia
un
Desarrollo
de
Termoelectricidad
más
Sostenible
Junio,
2015

2. Junio,
2015
2

3. Nuevos
proyectos
de
generación
necesitan
considerar
emisiones
de
CO2
y
uso
de
Agua
como
factores
críFcos
Junio,
2015
3
[Edison
Electric
InsFtute
Inc]

4. Indicador
de
estrés
en
el
uso
de
agua
Junio,
2015
4

5. Proyectos
Cancelados
o
con
retrasos
significaFvos
Junio,
2015
5

6. Factores
en
Definición
de
Nuevos
Proyectos
• Demanda
de
electricidad
• Disponibilidad
de
terreno
• Cercanía
y
robustez
de
Transmisión
• Fuentes
de
combusFble
• Agua
para
enfriamiento
• Consideraciones
ambientales
• Opinión
/
percepción
pública
• Regulación
territorial
• Otros
(clima,
inundaciones,
etc)
Junio,
2015
6

7. Definición
y
Priorización
de
Requerimientos
Propiedades
Tradicionales
Capacidad
–
Performance
–
Costo
Propiedades
No
Tradicionales
Mul5-­‐funcionalidad,
Confiabilidad,
Flexibilidad,
Robustez,
Escalabilidad,
Seguridad,
Sostenibilidad,
Mantenibilidad,
Reparabilidad,
Adaptabilidad,
Interoperabilidad,
Modularidad,
Resiliencia,
Agilidad,
y
Capacidad
de
Evolucionar
Sistemas
Eléctricos
están
Evolucionando:
Desde
una
necesidad
de
capacidad
a
una
necesidad
de
flexibilidad
Junio,
2015
7

8. Balance
de
Calor
en
Plantas
Termoeléctricas
Junio,
2015
8
[Anna
Delgado,
2012]
Central
a
Carbón
Ciclo
Combinado
Gas
Natural
Energía
Térmica
de
Entrada
(100%)
Energía
Térmica
de
Entrada
(100%)
Gases
de
la
CombusFón
(11,9%)
Otras
Pérdidas
(5%)
Calor
al
Sistema
de
Enfriamiento
(46,3%)
Electricidad
(36,8%)
Electricidad
(50,2%)
Calor
al
Sistema
de
Enfriamiento
(26,8%)
Otras
Pérdidas
(3%)
Gases
de
la
CombusFón
(20%)

9. Sistemas
de
Enfriamiento
de
Centrales
Termoeléctricas
Gen.
Turbina
Vapor
Sistema(de(Captación(de(
Agua(
Estación(de((
Bombeo(
Sistema(de((
Enfriamiento(
Pozo$
Sifón$inver-do$
Sistema$Abierto$
Torre$de$Enfriamiento$
Laguna$
Toma$de$agua$sumergida$
Condensador$
Condensador$
$
Condensador$
$
Bombas$
Bombas$
Bombas$
Bombas$
En$línea$de$la$costa$
Junio,
2015
9

10. Junio,
2015
10
33
Unidades
a
Vapor
Instaladas
en
Chile,
28
de
ellas
ubicadas
en
el
borde
costero
Mínimo
Promedio
Máximo
Ciclo
de
vapor
simple
81
131
218
Ciclo
combinado
96
114
134
Mínimo
Promedio
Máximo
Ciclo
de
vapor
simple
5,7
5,7
5,7
Ciclo
combinado
0,9
1,1
1,2
ReFro
de
agua
de
unidades
con
sistemas
de
enfriamiento
abiertos
(2013),
cifras
en
m3/MWh
ReFro
de
agua
de
unidades
con
sistemas
de
enfriamiento
cerrados
(2013),
cifras
en
m3/MWh

11. Junio,
2015
11
Potencial
de
uFlización
de
agua
por
ciclos
a
vapor
(Carbón
&
Gas)
en
Chile**
Abierto
Paso
Único
Torres
de
Enfriamiento
(m3/hr)
(m3/hr)
246.500
17.900
59.400
103.800
6.000
420
2.600
96.800
*
33
Unidades
a
Vapor
(28
ubicadas
en
el
borde
costero,
5
en
el
interior)
**
Considera
operación
simultánea
–
a
capacidad
nominal
-­‐
de
todas
las
unidades
instaladas
que
cuentan
con
ciclos
a
vapor.

12. Junio,
2015
12
Abierto
Paso
Único
Torres
de
Enfriamiento
(m3/hr)
(m3/hr)
246.500
17.900
59.400
103.800
6.000
420
2.600
96.800

13. Junio,
2015
13
Fuente
de
Agua
Número
de
Plantas
Porcentaje
Río
349
52
%
Lago
134
20
%
Grandes
Lagos
48
7
%
Estuario
117
17
%
Mar
22
3
%
Diferencias
de
Contexto
Deben
Ser
Consideradas
[US
EPA
2014]

14. Captación
de
Agua:
MúlFples
configuraciones
dependiendo
de:
Línea
de
la
costa
Ducto
toma
de
agua
Estación
de
bombeo
Bombas
Barreras
Filtros
• Disponibilidad
de
agua
• BaFmetría
• Layout
de
la
planta
• Transporte
de
sedimientos
• Regulación
ambiental
• Condiciones
climáFcas
• ConstrucFbilidad
de
la
solución
• Necesidad
de
limitar
velocidad
de
captación
• Esfuerzo
producto
de
las
olas
• Requerimientos
de
operación
(flujo
y
calidad
del
agua)
• Requerimientos
de
mantenimiento
• Requerimientos
de
dragado
inicial
y
mantención
• Interacción
con
otros
sistemas
de
captación
(presentes
o
futuros)
• Interacción
con
otros
sistemas
de
descarga
(presentes
o
futuros)
• Requerimientos
de
navegación
y
pesca
Junio,
2015
14

15. Número
de
Sistemas
de
Enfriamiento
MW
de
Ciclos
a
Vapor
Instalados
Año
Evolución
de
la
Instalación
de
Sistemas
de
Enfriamiento
en
Estados
Unidos
(2011)
[Carey
W.
King.
ASME,
2014]
Abierto
(agua
dulce
y
salada)
Abierto
(agua
dulce)
Torres
de
Enfriamiento
Seco
&
Híbrido
Junio,
2015
15

16. Parámetros
de
diseño
que
afectan
la
definición
de
un
Sistema
de
Enfriamiento
Junio,
2015
16

17. Balance
en
la
decisión
de
un
sistema
de
enfriamiento
Junio,
2015
17

18. Parámetros
de
diseño
que
afectan
la
definición
de
un
Sistema
de
Enfriamiento
Junio,
2015
18

19. Junio,
2015
19
Balance
entre
Uso
de
Agua
para
Enfriamiento
(Sistema
Abierto)
e
Incremento
de
Temperatura
Gen.
Condensador
Agua
[m3/hr]
Turbina
Vapor
Vapor
Diferencia
de
Temperatura

20. Fuentes
Potenciales
de
Cambios
Ecológicos
Producto
de
la
UFlización
de
Sistemas
de
Enfriamiento
Abierto
Junio,
2015
20

21. Existen
diversas
tecnologías
que
uFlizadas
de
manera
aislada
o
combinada
Fenen
el
potencial
de
reducir
el
atrapamiento
y
el
arrastre
de
organismos
Junio,
2015
21

22. Barreras
pasivas
para
reducir
velocidad
de
captación
en
el
“primer
punto
de
contacto”
Junio,
2015
22

23. Junio,
2015
23
La
Disponibilidad
y
el
Uso
de
Agua
para
Enfriamiento
Fene
Importantes
Implicancias
en
Requerimientos
de
Diseño
y
Desempeño
Operacional
de
Turbina
a
Vapor
Gen.
Sistema
de
Recuperación
de
Calor
Gen.
Condensador
Sistema
Enfriamiento
CombusVble
Aire
Gases
Vapor
Agua
Agua
Agua
Aire
Turbina
Gas
Turbina
Vapor
Aire,
vapor
de
agua
E.Eléctrica

24. Producción
de
la
Turbina
a
Vapor
vs
Presión
en
el
Condensador
Junio,
2015
24

25. Avances
en
Eficiencia
Junio,
2015
25
[Carl
Bozzuto,
2009]

26. Regulación,
Desarrollo
Termoeléctrico
e
IncerFdumbre
Junio,
2015
26
1.
Emisiones
Atmosféricas
DS
Nº13/2011:
Norma
de
emisiones
para
centrales
termoeléctricas
DS
Nº
138/2005:
Obligación
de
declarar
emisiones
DS
Nº
55/1994:
Norma
emisiones
a
vehículos
motorizados
pesados
DS
Nº
10/2013:
Reglamento
de
calderas
y
generadores
a
vapor
DS
Nº
144/1961:
Normas
para
evitar
emanaciones
atmosféricas
2.
Residuos
Líquidos
DS
Nº
90/2000:
Regula
contaminantes
asociadas
a
descargas
de
residuos
líquidos
en
aguas
marinas
y
conFnentales
superficiales
DS
Nº1/1992:
Reglamento
para
el
control
de
contaninación
acuaFca
DL
Nº2222/1978:
Ley
de
navegación.
Artculo
142
DFL
Nº340/1960:
Ley
sobre
concesiones
maríFmas
DS
Nº2/2006:
Reglamento
sobre
concesiones
maríFmas
DFL
Nº725/1967.
Código
Sanitario.
3.
Captación
de
Agua
DL
Nº2222/1978:
Ley
de
navegación.
Artculo
142
DFL
Nº340/1960:
Ley
sobre
concesiones
maríFmas
DS
Nº2/2006:
Reglamento
sobre
concesiones
maríFmas
4.
Residuos
Sólidos
{DS
Nº594/1999,
DS
Nº
148/2003}
5.
Sustancias
Peligrosas
{DS
Nº78/2009,
DS
Nº160/2008}
6.
Ruidos
{DS
Nº146/1997,
DS
Nº38/2011}

27. Junio,
2015
27
Sistema
Termoeléctrico
MulFfuncional

28. Comentarios
Finales
• La
eficiencia
de
una
central
está
relacionada
a
la
función
del
sistema
de
enfriamiento
y
el
uso
de
agua.
• La
canFdad
de
agua
requerida
para
enfriamiento
depende
del
tamaño
de
la
central,
su
eficiencia
y
el
Fpo
de
sistema
de
enfriamiento
(independiente
del
Fpo
de
combusFble
uFlizado)
• El
desawo
asociado
al
nexo
entre
la
energía
y
el
agua
depende
del
contexto
regional
(el
contexto
en
Chile
es
disFnto
al
contexto
en
Estados
Unidos
y
Europa)
• Un
menor
uso
de
agua
no
implica,
necesariamente,
un
menor
impacto
ambiental
(impactos
directos
e
indirectos
en
eficiencia
y
emisiones)
• Sistemas
de
protección
diseñados,
mantenidos
y
operados
adecuadamente
contribuyen
a
reducir
significaFvamente
efectos
de
atrapamiento
y
arrastre
• Sistemas
eléctricos
están
evolucionando,
desde
una
necesidad
de
capacidad
en
el
sistema
a
una
necesidad
de
flexibilidad
en
el
sistema
• Sistemas
termoeléctricos
pueden
otorgar
un
beneficio
funcional
a
comunidades
locales
mediante
la
definición
de
sistemas
multripropósito,
que
incluyan
desalinización
Junio,
2015
28

29. Referencias
• “Estudio
de
antecedentes
técnicos,
económicos,
normaFvos
y
ambientales
de
tecnologías
de
centrales
termoeléctricas
y
sus
sistemas
de
refrigeración”
hxp://www.minenergia.cl/documentos/estudios/2014/estudio-­‐de-­‐
antecedentes-­‐tecnicos.html
• Equipo:
– Vicente
Iraguen
– Donny
Holaschutz
– Carlos
Barria
– Jorge
Moreno
– Carl
Bozzuto
– Héctor
Moreno
– Pablo
Mackenney
Junio,
2015
29
Elaborado
para:

30. CONTACTO:
jmoreno@inodu.com
+56
2
2502
0626
Jorge
Moreno
de
la
Carrera
Junio,
2015

31. ANEXOS
Junio,
2015
31

32. Definición
de
casos
Junio,
2015
32

33. Balance
de
Costo
de
Inversión
Junio,
2015
33

34. Balance
de
Costo
de
Operación
Junio,
2015
34