Aprovechamiento de la energía solar en la región de la...
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Aprovechamiento de la energía solar en la región
de la Laguna, Coahuila
25 Junio 2011
Dirección de Energía y Tecnología 1
Industrias Peñoles, S.A.B. de C.V. Fundado en 1887.
Es un grupo minero con operaciones integradas para la fundición y afinación de metales no ferrosos y
la elaboración de productos químicos.
En la actualidad es el mayor productor mundial de plata afinada y occidental de bismuto metálico.
Líder latinoamericano en la producción de oro y plomo afinados.
Se encuentra entre los principales productores mundiales de zinc afinado y sulfato de sodio.
Las acciones de Peñoles cotizan en la Bolsa Mexicana de Valores desde 1968 bajo la clave
PE&OLES.
Personal Total: 8,967 (sin incluir compañías asociadas), al 31 de diciembre de 2010.
Peñoles forma parte de Grupo BAL, una organización privada y diversificada, integrada por compañías
mexicanas independientes, entre las cuales se encuentran:
Grupo Palacio de Hierro (tiendas departamentales); Grupo Nacional Provincial (seguros); Profuturo
GNP (Afore); Valores Mexicanos – Casa de Bolsa (servicios financieros); Crédito Afianzador (fianzas);
y negocios agropecuarios.
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Fuera de Mexico:
Compañías comercializadoras :
• Bal-Holdings (USA)
• Quirey do Brasil.
Exploración:
• Peru
• Chile
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Cifras financieras sobresalientes
Ventas por producto
40.1% Plata
26.6 Oro
11.9 Zinc
6.7 Plomo
6.4 Cobre
4.0 Concentrados
1.5 Sulfato de sodio
0.6 Sulfato de Amonio
2.2 Otros
Costo de Producción
22.3% - Energéticos
18.3 - Material de Operación
18.1 - Costo de Personal
15.8 - Mantenimiento y Reparaciones
16.2 - Fletes y Contratistas
3.4 - Materias Primas
5.9 - Otros Conceptos
Ejercicio 2010
(Millones USD)
Ventas por mercado
• Exportación 77.7% (*)
• Nacionales 22.3%
(*) más de 35 países
$986.2
$5,091.6
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Calentadores Solares
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
2001 2003 2005 2007 2009
m2 Instalados en México
• Tasa anual de crecimiento:
15.3%
• Energía instalada (2009):
6.71 PJ.
• m2 Instalados (2009): 1.3
millones.
• Calentadores solares
planos, razón de
concentración (CS) = 1.0
• Calentamiento de agua
para albercas, hoteles e
industrias.
• Aplicaciones de alta,
temperatura CS >1.0.
• Concentradores Solares
Parabólicos de Canal, CS =
30 -90.
Fuentes: ANES
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Antecedentes del proyecto
Propuesta de Peñoles: Usar un concentrador solar parabólico para suministrar
vapor de calentamiento en una instalación industrial
Aportación
del
Campo Solar
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Organización de proyecto
• Sustitución parcial de uso de gas
natural y combustóleo
• Tecnologías existentes caras.
• CONACYT otorgó apoyo durante
2009 y 2010.
• Vinculación con Instituciones de
Educación Superior (IES’s).
• Concentrador parabólico de canal
de bajo costo. 12 m. longitud y 5.7
m. apertura.
• Aumento en la matricula de
carreras que involucran la
aplicación de energías renovables
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CONCENTRADOR SOLAR PARÁBOLICO DE CANAL
Superficie reflejante
Estructura
Tubo absorbedor
Sistema de rotación y seguimiento del sol
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Alternativas de diseño
Superficie reflejante
• Prueba de diferentes superficies.
• Formas de sujeción a la
estructura.
Superficie A
Superficie B
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Alternativas de diseño
Tubo absorbedor
• Tubo de acero inoxidable de 3
plg.
• Recubrimiento de baja emisividad
(Solkote)
• Camisa de tubo de vidrio Pyrex
• No evacuado. (alta inversión)
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Alternativas de diseño
Estructura
Se estudiaron los tres principales tipos
de estructuras:
Torque-Box
Torque-Tube
Space Frame
Torque-Box = Mano de obra y
materiales disponibles en la región.
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Alternativas de diseño
Sistema de rotación y seguimiento del sol
• Motor hidráulico con engranes
helicoidales.
• Bomba de aceite provee alta
presión al motor 0.75 H.P.
• Torque de 42,000 N-m, suficientes
para mover cuatro estructuras,
por cada lado del motor.
• Programa de posicionamiento
desarrollado por la Plataforma
Solar de Almeria.
• Envía señales al variador de
frecuencia conectado al motor de
la bomba de aceite..
• Se modifica la frecuencia del
motor de la bomba por ende la
presión al sistema de rotación.
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Instrumentación y control
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Generación de vapor
• Intercambiador de calor (Un-fired
steam generator).
• Expansión (Flash steam)
• Vaporización directa (Direct steam
generation)
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Radiación solar disponible
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Radiación solar disponible
C:\Campbellsci\LoggerNet\PenolesQuirey_Irrad.dat
Global_Corr_Avg
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04:00:00
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02:00:00
1,100
1,050
1,000
950
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1,064
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19:32:00
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Pruebas térmicas
Calentamiento
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Pruebas térmicas
Generación de Vapor
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Escalamiento Industrial
• Producción de vapor
necesaria en la planta
industrial: 60 kg/hr
• Área reflejante necesaria:
130 mil m2. equivalentes a
18 campos de Futbol.
• Toneladas de CO2eq.
evitadas: 38,000/año
• Factor de disponibilidad del
campo solar: 23%
• Inversión : 36 millones
dólares.
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Evaluación Económica
•Ingresos del proyecto: 2,700,000
dólares por año.
•Ingreso por venta de bonos de
carbono: 530,000 dólares.
•Costo de operación: 42,000
dólares/año.
•Gasto de operación:
• Agua (desmineralizada) para
lavado de superficie reflectiva:
46,000 dólares/año
• Electricidad: 6,000 dólares/año
•La depreciación se aplicó al 100%
en el primer año.
•Tasa Interna de Retorno (TIR): 5.0
%.
Sensibilidad TIR
-35%
-30%
-25%
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
-15.0
%
-12.5
%
-10.0
%
-7.5
%
-5.0
%
-2.5
%
0.0
%
2.5
%
5.0
%
7.5
%
10.0
%
12.5
%
15.0
%
Precio Gas Natural Inversión Inicial Precio Bonos de Carbono
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Conclusiones
• Actualmente el CSP está instrumentado y listo para operarse y se ha
continuado trabajando con las IES’s., resolviendo áreas de oportunidad.
• La correcta selección del método de fijación y de la superficie reflejante,
fueron vitales para alcanzar la presión y temperatura requeridas en Tubo
Absorbedor.
• La prueba realizada en el mes de Noviembre, permitió mantener una
producción de vapor constante durante una hora. La eficiencia calculada
fue del 35%.
• La evaluación económica no muestra un incentivo económico notable (TIR
= 5%) que promueva la reducción de uso de combustibles fósiles.
• La TIR es sensible a la inversión inicial y al precio del gas natural.
• Se requiere más esfuerzos para encontrar nuevos diseños y métodos de
construcción que disminuyan la inversión inicial. Para una TIR = 8% se
necesita una reducción en la inversión inicial del orden de 20%.
• Una TIR del orden del 8% se obtiene si el precio del gas natural es de 8.8
dólares/MM Btu. Las expectativas de precio a largo plazo para el gas
natural en los siguientes 10 años se ubican en 5.5 dólares/MM Btu.
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Proyecto apoyado por el Programa de Estímulos a la
Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación del
CONACYT
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
ING. ARTURO VACA DURÁN
ING. ENRIQUE INCLÁN ZAGAL
DIRECCIÓN DE ENERGÍA Y TECNOLOGÍA
INDUSTRIAS PEÑOLES