Presentación PESotavento.v3.ppt [Modo de compatibilidad]...Seminario H2 y gestión energética-PE...
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SOTAVENTO
Milagros Rey Portog y
Tecnología
G N t l FGas Natural Fenosa
Seminario H2 y gestión energética-PE Sotavento. 27 mayo 2011
Índice
JustificaciónJustificación
ContextoContexto
Descripción de la instalación
Electrolizador
Descripción de la instalación
Electrolizador
Compresor
Motor combustión H2
Compresor
Motor combustión H22
Sistema de control
E
2
Sistema de control
EEnsayos
Conclusiones
Ensayos
Conclusiones
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JustificaciónJustificación
Seminario H2 y gestión energética-PE Sotavento. 27 mayo 2011
Justificación
En España a finales 2010 había 20.670 MW eólicos instaladosEn España a finales 2010 había 20.670 MW eólicos instalados
Significa una cobertura mayor al 16% de la demandaSignifica una cobertura mayor al 16% de la demanda
Es indispensable planificar gestionar la prod cción eólicaEs indispensable planificar gestionar la prod cción eólicaEs indispensable planificar y gestionar la producción eólica. ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO.
Es indispensable planificar y gestionar la producción eólica. ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO.
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ContextoContexto
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Contexto. Participantesp
Nace fruto de un acuerdo marco entre Gas Natural con la Consellería de Innovación, Industria y Comercio para el desarrollode las energías renovables
Nace fruto de un acuerdo marco entre Gas Natural con la Consellería de Innovación, Industria y Comercio para el desarrollode las energías renovablesde las energías renovablesde las energías renovables
Contratista de la obra : Carburos Metálicos S AContratista de la obra : Carburos Metálicos S AContratista de la obra : Carburos Metálicos S.A.Contratista de la obra : Carburos Metálicos S.A.
Operación y Mantenimiento: Elecnor S.A.Operación y Mantenimiento: Elecnor S.A.
Acuerdo de colaboración con el departamento de Integración en Red de Energías Renovables de CENER para analizar y optimizar laInstalación
Acuerdo de colaboración con el departamento de Integración en Red de Energías Renovables de CENER para analizar y optimizar laInstalaciónInstalación. Instalación.
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Contexto. Objetivosj
Explorar los retos y oportunidades de los sistemas de almacenamientoExplorar los retos y oportunidades de los sistemas de almacenamientoExplorar los retos y oportunidades de los sistemas de almacenamientoenergético y su importancia y potencial en sistemas de generación distribuida.
Explorar los retos y oportunidades de los sistemas de almacenamientoenergético y su importancia y potencial en sistemas de generación distribuida.
Obtener un avanzado conocimiento acerca de la gestión de energías Renovables empleando hidrógeno.
Obtener un avanzado conocimiento acerca de la gestión de energías Renovables empleando hidrógeno.
Demostrar la operación de un sistema de gestión energética empleando H2identificando áreas de optimización de coste y eficiencia
Demostrar la operación de un sistema de gestión energética empleando H2identificando áreas de optimización de coste y eficienciaidentificando áreas de optimización de coste y eficiencia. identificando áreas de optimización de coste y eficiencia.
Obt i i t té i ó i ibilit l ióObt i i t té i ó i ibilit l ióObtener conocimiento técnico y económico que posibilite la proyecciónse una instalación de gestión energética a escala industrial.
Obtener conocimiento técnico y económico que posibilite la proyecciónse una instalación de gestión energética a escala industrial.
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Descripción de la instalaciónDescripción de la instalación
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Descripción de la instalación
compresor
electrolizadormotor
compresor
almacenamiento
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Descripción de la instalación
Energía eólica
ConsumidoresRed eléctrica
Mercado eléctrico
OperaciónoptimizadaPredicción
eólica
Electrolizador Almacenam. H2 Motor H2
Optimizar el recurso eólicoOptimizar el recurso eólicoEnergía
H2
Señal de control
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D i ió d l i t l ióD i ió d l i t l ióDescripción de la instalación
Electrolizador
Descripción de la instalación
ElectrolizadorElectrolizadorElectrolizador
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Descripción de la instalación. Electrolizador
Potencia sistema: 288 kWPotencia sistema: 288 kW
Modelo: Hydrogenics IMET, bipolarModelo: Hydrogenics IMET, bipolar
Potencia sistema: 288 kW
Formado por 4 stacks de celdas
Potencia sistema: 288 kW
Formado por 4 stacks de celdas
Cada stack está formado por 90 celdas electrolíticasCada stack está formado por 90 celdas electrolíticas
Máximo flujo de agua: 60 l/h a presión atmosférica
3
Máximo flujo de agua: 60 l/h a presión atmosférica
3Máximo flujo H2 : 60 Nm3/h
Pureza H2 > 99.99 %
Máximo flujo H2 : 60 Nm3/h
Pureza H2 > 99.99 %Pureza H2 > 99.99 %
Presión: 10 bar
Pureza H2 > 99.99 %
Presión: 10 bar
Electrolito: KOH 30%Electrolito: KOH 30%Seminario H2 y gestión energética-PE Sotavento. 27 mayo 2011
Descripción de la instalación. Electrolizador
Agua
Lavador
Separadores de gas
Celdas electrolíticasCeldas electrolíticas
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D i ió d l i t l ióD i ió d l i t l ióDescripción de la instalación
Compresor
Descripción de la instalación
CompresorCompresorCompresor
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Descripción de la instalación. Compresor
Compresor de pistón formado por dos grupos compresores
P aspiración: 2-4 bar
Compresor de pistón formado por dos grupos compresores
P aspiración: 2-4 barp
P descarga: 200 bar
Fl j H 18 0 30 9 N 3/h ió i ió 2 4 b
p
P descarga: 200 bar
Fl j H 18 0 30 9 N 3/h ió i ió 2 4 bFlujo H2 : 18.0 y 30.9 Nm3/h a presión aspiración 2 y 4 bar
Etapas compresión: 3
Flujo H2 : 18.0 y 30.9 Nm3/h a presión aspiración 2 y 4 bar
Etapas compresión: 3
Cilindros: 4
Consumo: 7 4 y 12 4 kW con 2 y 4 bar de presión de aspiración
Cilindros: 4
Consumo: 7 4 y 12 4 kW con 2 y 4 bar de presión de aspiraciónConsumo: 7.4 y 12.4 kW con 2 y 4 bar de presión de aspiración
Fabricante: Bauer, modelo HFS 15.4-13-DUO II
Consumo: 7.4 y 12.4 kW con 2 y 4 bar de presión de aspiración
Fabricante: Bauer, modelo HFS 15.4-13-DUO II
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Descripción de la instalación. Compresor
2 grupos compresores2 grupos compresores
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D i ió d l i t l ióD i ió d l i t l ióDescripción de la instalación
Motor combustión H
Descripción de la instalación
Motor combustión HMotor combustión H2Motor combustión H2
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Descripción de la instalación. Motor combustión H2
Motor Scania:Potencia: 60 kW
Motor Scania:Potencia: 60 kW- Potencia: 60 kW
- Cilindros: 6- Configuración: en línea
- Potencia: 60 kW- Cilindros: 6- Configuración: en línea- Velocidad: 1500 rpm- H2 flujo: 70 Nm3/h- Velocidad: 1500 rpm- H2 flujo: 70 Nm3/h
Generador Stamford- Potencia: 55 kW
Generador Stamford- Potencia: 55 kW
Fabricante: Continental Energy SystemsFabricante: Continental Energy Systems
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Descripción de la instalación. Motor combustión H2
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D i ió d l i t l ióD i ió d l i t l ióDescripción de la instalación
Sistema de control
Descripción de la instalación
Sistema de controlSistema de controlSistema de control
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Sistema de control
Producciones
Predicciones
Precios eléctricos
Motor
CompresorAlmacenamiento
Parque eólicoRed eléctrica
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Descripción de la instalación. Sistema de control
Pantalla principal del SCADAPantalla principal del SCADA
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Descripción de la instalación. Sistema de control
Pantalla compresorPantalla compresor
Descripción de la instalación. Sistema de control
Pantalla motorPantalla motor
TestsTests
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Modelización equiposModelización equipos
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Electrolizador. Estado estacionario
160
180
V)
Curve U-I
y = 13,667ln(x) + 72,753
60
80
100
120
140
Volt
age
(V
71,767,4
72,368,370,6
65,970,7
66,470
80
60
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Current (A)
42,97 44,7
42,94 45,3
43,0543,642,95 44
50
60
Stack 1
15 1 15 6815,1
15 915 315 1 15 4520
30
40 Stack 2
Stack 3
Stack 415,1 15,6815,9
15,1 15,315,1 15,45
0
10
20
Production (Nm3/h)
T (ºC) Voltage/10 (V) Current/10 (A) Consumption (kWh)
Efficiency*10 (kWh/Nm3)
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Motor H2
0
50
60
70
10
20
30
40
0
10
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Power(KW) H2 consumption(Nm3/h)
Power analyser (kW) Speed/100 (rpm)Power_analyser (kW) Speed/100 (rpm)
90
100
110
120
ienc
y h/
Nm
3)
40
50
60
70
80
ns. (
Nm
3/h)
/eff
icci
ency
*100
(kW
h
0
10
20
30
20 25 30 35 40 45 50 55 60
H2
con
(%)/
effic
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Power (kW)
H2 consump.(Nm3/h) efficiency (%) efficiency*100 (kWh/Nm3)
Control bajo demanda del electrolizador
950
1000
180
200
Control bajo demanda del electrolizador
850
900
120
140
160
3/h)
; r*
10)
100)
750
800
60
80
100
oduc
tion
(Nm
3om
p_in
let
(ba
ectr
ol.
(bar
*1
600
650
700
0
20
40
Pro
Pco
Pel
6000
Prod.total (Nm3/h) Pcompr_inlet (bar) Pelect. (bar)
9P aspirac.
compr. baja
P elec.= 9,5 bar
Prod.H2baja
Si P aspir. comp
La prod. H2aumenta y
la P se mantiene
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Caracterización compresor + electrolizadorCaracterización compresor + electrolizador
Son posibles las siguientes combinaciones:Son posibles las siguientes combinaciones:p g
• 2 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 3 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
p g
• 2 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 3 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H23 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 3 CSs con 2 CGs a diferentes P en almacenamiento H2
• 4 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H
3 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 3 CSs con 2 CGs a diferentes P en almacenamiento H2
• 4 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H• 4 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 4 CSs con 2 CGs a diferentes P en almacenamiento H2
• 4 CSs con 1 CG (CG 1 or CG 2) a diferentes P en almacenamiento H2
• 4 CSs con 2 CGs a diferentes P en almacenamiento H2
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EstrategiasEstrategias
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Estrategia valle/puntaEstrategia valle/punta
18
20
Peaking inviernoPrecio eólico/10 (euro/MWh)
Pot.motor/10 (kW)
10
12
14
16
18Pot.elect./100
Cons.esp.elect.(kWh/Nm3)
Cons.motor (kW)
bypass(10%)
2
4
6
8
10cons.espec.elect.+comp.(kWh/Nm3)Pot.espec.motor*10 (kWh/Nm3)
Pot.PE/100 (kW)
Pot.elec+comp/100 (kW)
0
0:10
0:30
0:50
1:10
1:30
1:50
2:10
2:30
2:50
3:10
3:30
3:50
4:10
4:30
4:50
5:10
5:30
5:50
6:10
6:30
6:50
7:10
7:30
7:50
8:10
8:30
8:50
9:10
9:30
9:50
10:1
010
:30
10:5
011
:10
11:3
011
:50
12:1
012
:30
12:5
013
:10
13:3
013
:50
14:1
014
:30
14:5
015
:10
15:3
015
:50
16:1
016
:30
16:5
017
:10
17:3
017
:50
18:1
018
:30
18:5
019
:10
19:3
019
:50
20:1
020
:30
20:5
021
:10
21:3
021
:50
22:1
022
:30
22:5
023
:10
23:3
023
:50
H2cons.motor/10 (Nm3/h)
H2elec./10 (Nm3/h)
Peaking inviernoPrecio eólico/10 (euro/MWh)
7
8
9
10Pot.motor/10 (kW)
Pot.elect./100
Cons.esp.elect.(kWh/Nm3)
Cons.motor (kW)
3
4
5
6( )
bypass(10%)
cons.espec.elect.+comp.(kWh/Nm3)Pot.espec.motor*10 (kWh/Nm3)
Pot PE/100 (kW)
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1
2
0:10
0:30
0:50
1:10
1:30
1:50
2:10
2:30
2:50
3:10
3:30
3:50
4:10
4:30
4:50
5:10
5:30
5:50
6:10
6:30
6:50
7:10
7:30
7:50
8:10
8:30
8:50
9:10
9:30
9:50
10:1
010
:30
10:5
011
:10
11:3
011
:50
12:1
012
:30
12:5
013
:10
13:3
013
:50
14:1
014
:30
14:5
015
:10
15:3
015
:50
16:1
016
:30
16:5
017
:10
17:3
017
:50
18:1
018
:30
18:5
019
:10
19:3
019
:50
20:1
020
:30
20:5
021
:10
21:3
021
:50
22:1
022
:30
22:5
023
:10
23:3
023
:50
Pot.PE/100 (kW)
Pot.elec+comp/100 (kW)
H2cons.motor/10 (Nm3/h)
H2elec./10 (Nm3/h)
E t t i ll / tEstrategia valle/punta
8
9
10
Peaking verano
Precio eólico/10 (euro/MWh)
P t t /10 (kW)
4
5
6
7 Pot.motor/10 (kW)
Pot.elect./100
Pot.cons.motor (kW)
cons.espec.elec(kWh/Nm3)
Prod.espec.motor*10 (kWh/Nm3)
Prod.PE(MW)
l (k h/ )
0
1
2
3
8:15
8:45
9:15
9:45
0:15
0:45
1:15
1:45
2:15
2:45
3:15
3:45
4:15
4:45
5:15
5:45
6:15
6:45
7:15
7:45
8:15
8:45
9:15
9:45
0:15
0:45
1:15
1:45
2:15
2:45
3:15
3:45
0:15
0:45
1:15
1:45
2:15
2:45
3:15
3:45
4:15
4:45
5:15
5:45
6:15
6:45
7:15
7:45
8:15
cons.espec.elec+comp(kWh/Nm3)
Pot.elec.+comp/100 (kW)
H2cons.motor/10(Nm3/h)
H2elec.(Nm3/h)
8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8
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Estrategia desvíos
250
300Desvíos
200
250
100
150
0
50
0:09 1:39 3:09 4:39 6:09 7:39 9:09 10:39 12:09 13:39 15:09 16:39 18:09 19:39 21:09 22:390:09 1:39 3:09 4:39 6:09 7:39 9:09 10:39 12:09 13:39 15:09 16:39 18:09 19:39 21:09 22:39
Pot.electr.(kW) Pot.motor(kW) Prod.elect.(Nm3/h)Cons.H2motor(Nm3/h) Prod.PE/10 (kW) Predicc.PE/10 (kW)VH2almac/10(Nm3)
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Estrategia desvíos
Desvíos 20/10
300
350
Desvíos 20/10
200
250
100
150
0
50
0:09 1:39 3:09 4:39 6:09 7:39 9:09 10:39 12:09 13:39 15:09 16:39 18:09 19:39 21:09 22:39
Pot.electr.(kW) Pot.motor(kW) Prod.elect.(Nm3/h)Cons.H2motor(Nm3/h) Predicc./10 (kW) Produc.PE/10 (kW)VH2almac/10(Nm3) Prod.corregida/10 (kW)
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Estrategia repowering
151617
4CSs+2GC.NOCHE
1112131415
6789
10
23456
012
10,00 110,00 210,00 310,00 410,00 510,00 610,00PaspSP (bar) Paspcomp (bar) Prod.elec./10 (Nm3/h)
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p ( ) p p ( ) / ( / )
Palmac/10 (bar) Pot.elect./100 (kW)
Estrategia nivelación de cargas- “configuración en isla”
60
70
80
40
50
60
20
30
0
10
12:00 13:12 14:24 15:36 16:48 18:00
Pot.electr./10(kW) Pasp.SP (bar) Pasp(bar) Nºstacks
Pot.motor(kW) Prod.elect/10(Nm3/h) Prod.FT/10(Nm3/h) Cons.H2motor(N3/h)
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Conclusiones
No existe legislación para este tipo de instalaciones. Dificultad para obtener licencias.
No existe legislación para este tipo de instalaciones. Dificultad para obtener licencias.
No existe legislación a cerca del precio de venta de la energía producida por el motor.
No existe legislación a cerca del precio de venta de la energía producida por el motor.
La estrategia de control de los equipos no es adecuada para trabajarcon fuentes renovables variables. Dificultad en la modelización del sistema.
La estrategia de control de los equipos no es adecuada para trabajarcon fuentes renovables variables. Dificultad en la modelización del sistema.
Se gestiona la producción del PE según las estrategias de: peaking, desvíos, repotenciación o satisfacción de una demanda en un red con
fi ió i l
Se gestiona la producción del PE según las estrategias de: peaking, desvíos, repotenciación o satisfacción de una demanda en un red con
fi ió i lconfiguración en isla.configuración en isla.
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Gracias!Gracias!
Participación en: