Fondo Mexicano del Carbono
“Cogeneración y eficiencia energética”
NUEVAS TECNOLOGÍAS EN ENERGÍA
Salvador Espíndola Instituto de Ingeniería UNAM sepindolah@ii.unam.mx 18 de Septiembre
Presiones que impulsan a los nuevos desarrollos
En los últimos años se han desarrollado nuevas tecnologías debido a tres grandes aspectos fundamentales:
DECADENCIA DE HIDROCARBUROS
•Obtención de nuevos combustibles
•Bajar emisiones PRESIONES
IMPACTO AMBIENTAL y CAMBIO CLIMÁTICO
TECNOLOGÍAS
•Mayor eficiencia •Renovables
RIESGOS POR INTERRUPCIÓN DE SUMINISTRO
•Usar recursos propios
Esta presentación se ha dividido en:
1. 2. 3. 4. Generación sustentable con energía geotérmica. Desalación sustentable en la península de Baja California con agua de mar caliente (Térmica y eléctrica). Aprovechamiento de las ventilas hidrotermales submarinas del Mar de Cortez. Desalación de agua de mar con apoyo eólico (Recuperando las sales concentradas).
Desalación de agua caliente en la Península de BC.
San Carlos Punta Banda Uruapan San Felipe Puertecitos
Fuentes de agua caliente en Baja California
•Fuentes en la playa dentro del mar.
•Fuentes en la costa junto al mar.
Santispak
•Fuentes tierra a dentro.
•Ventilas submarinas en aguas profundas.
La Paz El Sargento Los Barriles Los Cabos
•Fuentes de agua fría en Baja California para acondicionamiento de aire (agua marina estratificada)
Punta Banda
Temperatura 42[°C]
Punta Banda
San Felipe
Temperatura 44[°C]
Puertecitos
Temperatura 54[°C]
Ejido Uruapan
Temperatura 46[°C]
San Carlos
Temperatura 45[°C]
Los Cabos
Temperatura 84[°C]
Con Geoquímica hemos detectado zonas de muy altas temperaturas a poca profundidad
muestra Tdesc
(°C) Min. Sub Max. Sub Costa 108 108 65
T-Si (°C) 200 205 213
Na-K-CaMg-corr
T-
(°C) 202 204 213
T-SO -H O T-SO -H S (°C) (°C)
4 2 4 2
198 216 --
213 213 --
Geotermómetros
Hemos adaptado y desarrollado tecnología para el aprovechamiento del agua caliente en desalación
Generando electricidad con el agua caliente, para desalar por ósmosis tradicional
Desalación directa de agua caliente por evaporación
En desalación por evaporación hemos analizado más de 10 esquemas
50 °C 85 °C 65 °C
25 °C PCF 60 °C 25 °C
PCI 85 °C
75 °C
35 °C 65 °C
Q Efecto = Q sensible + Qlatente
Qlatente = m∆h
Q sensible = mCp vapor ∆T Q Efecto = m (Cp ∆T + ∆H )
m2 =
m1 h1 + Q Efecto − m1 hf hg − hf
m2 =
m1 h1 + Q Efecto − m1 hf hg − hf
m1h1 + Qefecto = (m1 − m2 )hf + m2 hg
Q Efecto = mCp ∆T
Opción seleccionada debido a la calidad del agua de mar caliente
AGUA DE MAR FRIA
Sistema de vacío Agua de mar
Esquema de funcionamiento
Agua de pozo rechazo Agua de mar Aguade pozo caliente a 80°C Salmuera
Producto
(LE-MED) Low energy multi effect distillation
Dimensiones del modelo
Plantas geotérmicas de ciclo binario
(temperaturas mayores a 130°C)
para generar electricidad limpia y sustentable
Generación de energía eléctrica con una planta tradicional de ciclo binario
Generación de energía eléctrica con transferencia de calor al agua comprimida (PWG)
Generación de energía eléctrica con transferencia de calor al agua comprimida (PWG)
• Usa un intercambiador de placas (agua de mar-agua desmineralizada), tiene tanque de evaporación instantánea con separador. El agua separada caliente se reutiliza totalmente en el circuito, se requiere una turbina de vapor de alta velocidad (para reducir su diámetro). Con 55 lps de agua a 130°C se genera 1 MW En costo nivelado, se esperan valores similares a los de una planta geotérmica 5 c/kWh Con una leve modificación se puede eliminar la generación eléctrica y accionar directamente las bombas de la desaladora con la turbina
•
• • •
Localización geográfica de los puntos donde se pueda perforar
• Hasta la fecha hemos usado las técnicas tradicionales de geofísica aplicada a geotermia. Al tratarse de aguas geotérmicas poco profundas cercanas al mar las técnicas tradicionales son poco confiables. Estamos intensificando la investigación sobre el tema con apoyos nacionales (CFE, CICESE, PEMEX, UNAM) y extranjeros (EUA, Japón, Nueva Zelanda). Para mejorar los aciertos, estamos viendo la técnica de micropozos con tubería flexibe (2”), actualmente en estudio en EEUU
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Generación eléctrica con transferencia de calor al agua comprimida (PWG)
•
Construcción y pruebas de un modelo del sistema (utilizando en esta etapa una placa orificio en lugar de turbina). Contactos con especialistas para selección y pruebas de una turbina de alta velocidad. Pruebas en un pozo geotérmico de Los Azufres. Afinar los estudios geofísicos para la localización de 2 ó 3 pozos geotérmicos de unos100 m de profundidad. Posible utilización de técnicas de micropozo
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•
Eventual participación del IMPULSA en proyectos de Baja California
1. Desalación de agua de mar utilizando fuentes marinas de mediana temperatura (80°C), con bajo consumo de energía 2. Generación de energía eléctrica con planta geotérmica binaria tradicional (1MW aprox) para mover desaladora de ósmosis inversa 3. Generación de energía eléctrica con nuevo diseño UNAM, más sencillo y económico usando agua de mar de 130°C
4. Apoyo en nuevos proyectos de desalación (con o sin renovables) Planta piloto para ver pretratamiento y selección de membranas. Anteproyecto. Estudio técnico económico. Obra de toma y descarga. Impacto ambiental
Ventilas Submarinas
•En el mundo existen cuatro grandes centros de dispersión geológica en los que se producen ventilas hidrotermales de alta temperatura (frente a Vancouver, a Nueva Guinea, a Galápagos y en el Golfo de California). •En el mundo recién se estudia este potencial como una fuente de energía renovable.
Ventilas submarinas de alta temperatura
•Fosa de Wagner (Puerto Peñasco) •Guaymas •Canal de ballenas
VIDEO
Se realizó crucero de dos semanas en el PUMA para explorar ventilas submarinas
Ventilas submarinas de alta temperatura
Saturation Temperature Carnnot Efficiency
0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800
[m ] 3000 [°C]
50
100
150
200
250
300
350
400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 100 [m ]
[%]
0
13
25
38
50
63
75
88
Esquema de funcionamiento.
Potencia instalada
Potencia Instalada:
23 [MW]
Velocidad del chorro: 0.5 [m/s] Diámetro de salida: 40 [in]
Potencia Instalada: Velocidad del chorro: Diámetro de salida:
1.4 [MW] 0.5 [m/s] 10 [in]
Energía Eólica
•La Energía Eólica es muy abundante en la península •Su aplicación primordial es para ahorro de energía durante las horas de viento •Mostraremos una aplicación integral para desalación de agua de mar con miras a un potencial uso agrícola, sin descarga de salmuera al mar