Organización
Universidad Autónoma Metropolitana
Contacto
Hernando Romero-Paredes Rubio
hrp@xanum.uam.mx
Eslogan
Microcogeneración, una solución rumbo a la sustentabilidad energética
ODS en los que incide el proyecto
Área temática
Economía circular y tecnologías sostenibles
Tipo de proyecto
Investigación, desarrollo e innovación social
Estatus
En desarrollo teórico
Desafíos
Contexto
- El factor de emisiones del sistema eléctrico nacional (SEN) ha incrementado 11.23% en cinco años (0.454 tCO2e/MWh en 2014 a 0.505 tCO2e/MWh en 2019), eso implica mayores emisiones de gases invernadero (GEI).
- El desarrollo de sistemas energéticos de generación eléctrica con energías renovables aún no logra impactar positivamente en el factor de emisiones del SEN.
- La innovación en sistemas de cogeneración no ha avanzado de acuerdo con las expectativas debido a falta de conocimientos y recursos financieros.
- Con base en la metodología de cogeneración eficiente se alcanzan cifras de energía libre de combustible (ELC) del 70 al 80% y se pueden obtener certificados de energía limpia (CEL).
Cifras relevantes
¿Cuál es el problema a afrontar?
- Las emisiones de GEI en México se deben a la quema de combustibles fósiles para generar energía eléctrica y llevar a cabo procesos térmicos.
- Los GEI contribuyen notablemente al calentamiento global y al cambio climático.
- Los GEI amenazan la seguridad alimentaria mundial, la salud, el desarrollo sostenible y la erradicación de la pobreza.
- Las Mipyme pagan costos muy elevados por el servicio de energía eléctrica, por ello es necesario desarrollar tecnología para abatir su consumo energético y reducir sus gastos.
- Los sistemas de cogeneración y microcogeneración de energía eléctrica y térmica eficientes aún son muy caros.
Sistema de microcogeneración con turbina de gas acoplada a una caldera convencional
Solución
Este proyecto permitirá contribuir a alcanzar las metas nacionales de reducción de emisiones de GEI establecidas en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) y en los Acuerdos de París adoptados en la COP 21.
Nuestro objetivo es desarrollar un modelo tecnológico innovador que incremente la eficiencia de los sistemas de generación de energía eléctrica y térmica, y que disminuya los costos de estos servicios. La cogeneración o producción combinada de calor y electricidad (CHP) es un proceso que genera electricidad y energía térmica utilizable (calor y/o refrigeración) con alta eficiencia y cerca del usuario. La propuesta se centra en abordar a las Mipyme para ofrecerles sistemas de microcogeneración con turbina de gas.
Cuando los gases calientes de una microturbina de gas (MTG) se inyectan a una caldera convencional se reduce sustancialmente el consumo de combustible, pero sin afectar su funcionamiento. Al utilizar calor de desecho se reducen las emisiones de CO2 y también los gastos porque no es necesario adquirir una caldera de recuperación de calor nueva debido a que se puede usar la o las calderas con las que cuente cada empresa. Para hacer esto posible, primero llevaremos a cabo una evaluación técnica para saber si el flujo de los gases calientes afecta la combustión en la caldera, con base en ello estableceremos la metodología y desarrollaremos la tecnología para el acoplamiento microturbina-caldera.
¿Cómo incide en los ODS?
Población beneficiada
- Personas que habitan cerca de las zonas industriales porque con esta tecnología se reducirá la emisión de contaminantes.
- Las Mipyme son el sector que más se beneficiará ya que reducirán su gasto en energía eléctrica.
Impactos y beneficios
Aporta los siguientes beneficios energéticos, ecológicos, económicos y sociales:
- 10% de disminución de energía primaria.
- Reducción de emisiones de GEI, 8% por MWh generado.
- Reducción de hasta 1000 toneladas de CO2 por GWh de energía generada (depende del tamaño del sistema y el combustible empleado).
- Mitigación del cambio climático.
- Disminución de pérdidas en el sistema eléctrico.
- Aumento en la calidad del servicio eléctrico.
- Incremento de la competitividad industrial.
- Promoción de nuevas empresas de comercialización de estos sistemas.
- Reducción de la inversión inicial y costos de operación y mantenimiento.
¿Qué apoyos requiere el proyecto?
| Concepto | Costo |
| Etapa 1 | |
| Trabajo de campo | $20,000.00 |
| Gastos de operación | $400,000.00 |
| Maquinaria y equipo | $1,230,000.00 |
| Promoción y difusión | $30,000.00 |
| Subtotal | $1,680,000.00 |
| Etapa 2 | |
| Servicios externos | $300,000.00 |
| Herramientas y dispositivos | $850,000.00 |
| Obra civil | $200,000.00 |
| Gastos de ingeniería | $100,000.00 |
| Promoción y difusión | $30,000.00 |
| Subtotal | $1,480,000.00 |
Total |
$3,160,000.00 |
Alianzas y apoyo técnico requerido
- Pequeña o mediana empresa urbana que cumpla con los siguientes requerimientos:
- Consumo eléctrico con una demanda mayor a 100 kWe y necesidades de calor de proceso en la misma magnitud.
- Operación de la planta mayor a 5 mil horas al año.
- Que tenga una caldera pirotubular de 80 caballos caldera (CC).
- Comprometida a dar mantenimiento a la instalación durante su vida media.
- Permitir el acceso para supervisión, capacitación de personal especializado y visitas a las instalaciones.
- Alianzas con fabricantes, proveedores y distribuidores de equipos y materiales necesarios para el proyecto, asociaciones civiles del ramo (Cogenera México, AC), instituciones gubernamentales (Conuee, Fide), sector industrial, empresas financieras o inversores.
Sistema de microcogeneración con turbina de gas acoplada a una caldera convencional
Equipo
Perfil del equipo de trabajo
Nuestro grupo de trabajo está integrado por ingenieros químicos, civiles y
mecánicos-electricistas, especialistas en termodinámica e instalaciones industriales, administradores y contadores.
Integrantes
Hernando Romero Paredes Rubio, director de proyecto, ingeniería química industrial, procesos químicos, termodinámica y cinética de altas temperaturas, energía solar, ahorro de energía, transformación de la energía, fuentes renovables de energía.
Adriana Santamaria Padilla, ingeniería en energía, desarrollo de base de datos y análisis de consumo térmico y eléctrico para la industria, simulación de procesos termodinámicos en ciclos de vapor y gas, comportamiento de motores alternativos y turbinas de gas para sistemas de cogeneración, y uso eficiente de la energía para los requerimientos de consumo eléctrico y térmico.
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