Generaci

1
Generación Flexible
2
Como Evitar el Riesgo del Combustible Agua?

• Reteniendo Agua en las Represas
• Ese es el sistema utilizado, pero no elimina el
  riesgo.
• Aumentando la Cantidad de Usinas Hidroeléctricas
• Esto significa inversiones subutilizados y mayor
  costo.
• Aumentando el tamaño de las Represas
• Esto significa mayor impacto ambiental y mayor
  costo.
• Diversificando las Fuentes de Generación.
• Fuentes Alternativas
• Generación Térmica
• Inflexibles
• Son inútiles para la solución del problema.
• Las Térmicas Flexibles son una solución adecuada
  para este problema.

3
Como Evitar el Riesgo del Combustible Gas?

• Utilizando otros Combustibles.
• Petroleo, Nuclear, Carbón
• Esto significa inversiones mayores.
• Existe también el Riesgo de faltar los otros
  Combustibles.
• Utilizando Tecnología Dual Fuel.
• Petróleo o Gas
• Es siempre posible cambiar de combustible, mismo
  con las máquinas en operación.

4
Que es una Térmica Flexible?

• La Térmica Flexible es
• Respaldo de la Hidroeléctrica
• Es la llave de la optimización energética.
• Multi combustible.
• Independiente de la disponibilidad de apenas un
  combustible.
• Utiliza el combustible más barato a todo
  instante .
• Expedita en la
• Construcción e ampliación
• menor a 1 año.
• Operación
• Partidas y paradas rápidas.
• Operación como base, peaking, o en emergencias.
• Modulación de la Carga
• Confiable
• Múltiples unidades generadoras
• Eficiente
• En todas las condiciones de operación.

5
Que es una Térmica Flexible?

• La Térmica Flexible es
• Económica
• Inversiones menores.
• Menos intereses durante la construcción.
• Gastos fijos menores.
• Consume combustible sólo cuando es necesario.
• Expansión rápida y en pequeños módulos.
• Ambientalmente Correcta
• Menor emisión debido a la mayor eficiencia.
• Menor Consumo de agua para enfriamiento

6
Confiabilidad
7
La Térmica Flexible es respaldo de la
Hidroeléctrica
Fonte ONS
8
Como lidiar con el Riesgo Hidrológico?
Antecedentes precipitaciones en los ultimos 50
anos en Brasil
Fonte ONS
9
Costo Anual de una planta flexible
Fonte Stoft, Steven, Power Systems Economics
Designing Markets for Electricity, IEEE Press,
2002
10
Cuando una Térmica Flexible es más Económica?
11
Cuando una Térmica Flexible es más Económica?
12
Punto de Equilibrio
13
Consumo de Electricidad - Brasil
Fonte ONS
14
Curva de Duración del Consumo de Electricidad
4.000 MW de Térmicas Flexibles
15
Los 10 con Generación a Gas
Fonte EIA
16
Los 10 con generación con Petróleo
Fonte EIA
17
Precios Relativos - USA
FonteDOE
18
Precios Relativos Gas, Óleo e Electricidad
Fonte IEA
19

• Pero, existen esas tales Térmicas Flexibles?

20
Si, Existen !!!!!!!
Son las térmicas con tecnología Wärtsilä
21
Flexibilidad de combustible de los motores
Wärtsilä
Bio Diesel
HFO-Water Emulsion
Palm Oil
High Viscosity HFO
Orimulsion
Rape Seed Oil
Petróleo Crudo
Gas Natural
Óleo Combustible
Diesel
2004
1970 1980 1990
2000 2010
22
Motores 4632 GD
Bicombustible
Ignición del Gas con combustible piloto
Gas en Alta Presión
Diesel u Óleo Combustible pueden ser back-up
23
Tecnología GD Gas/Diesel
Principio de Funcionamiento (Ciclo Diesel)
24
Combustible Compartido

• Muchas Posibilidades de Combustibles
• Combustibles líquidos
• Diesel, Óleo Combustible, Petróleo Crudo, etc
• Gas
• La cualidad del gas no es critica.
• Flexibilidad operacional excepcional
• Diversos Modos de Operación en Función de la
  Disponibilidad de Combustible
• Gas
• Combustible líquido
• Combinaciones de los dos.
• Es posible cambiar de combustible en operación
• Es posible cambiar la combinación de combustibles
  en operación

25
Combustible Compartido
26
Referencias GD
27
Tecnología Dual Fuel - DF
Principio de Funcionamiento (Ciclo Otto)
28
Referencias DF
Installation Country Engines Camis Turkey 4x
18V32 Southampton UK 1x18V32 Grindsted Denmark
1x18V32 Videocon India 1x18V32 Gülle Turkey
1x18V32 Sempra USA 1x18V32 Chambersburg US
A 4x18V32 Manisa Turkey 3x18V50 Barajas Sp
ain 6x18V32 Salekhard Russia 1x18V32 Century
Power Pakistan 3x12V32
29
(No Transcript)
30
Gas Engines versus GTCCs Start-up and loading
31
Gas Engines versus GTCCs Efficiency during
start-up
32
Influence of Aging on Performance
Gas Engines versus Gas Turbines operating on
Natural Gas with minimum amount of starts
33
Influence of Aging on Performance - For
Industrial Gas Turbines
General Electric Factors
Siemens Equivalent Hour Formula
Hekv. Hb 4 Hp 1,5 Hbo 6 Hpo 10starts
100trips
Hekv. equivalent operation hours Hb base
load hours by gas fuel Hp peak load hours
by gas fuel Hbo base load hours by LFO Hpo
peak load hours by LFO
Source GER-3620J
34
Gas pressure
Requerimiento de presión de gas en las
turbinas. Las turbinas a gas requieren mayor
presión de gas. Para estos ejemplos, una
LM6000 requiere min. 35 bar (515 psig). Los
motores a gas de Wärtsilä gas engines requiere
una presión de gas de 4 bar (59 psig). Para una
baja presión de gas disponible (5 bar), Para
comprimir gas para una planta de 100 MW LM6000 de
5 bar to 35 bar requiere approx. 2 MW. La
perdida de potencia que corresponde de acuerdo al
heat rate se incremente en un 2! Usando dos
compresores a tornillo el costo de la inversión
adicional es de aprox. 1,5 M. Ademas, el
enfriado que se requiere para las turbinas es
adicional. Data LM6000 MN 80, heating
value 35000 kJ/Nm3, heat rate 2100 Kcal/kWh
35
GTCC versus GE operating cost 4000/8000
hours/year cost comparison (10 years)

• Turbina a Gas Costo de operación
• 
  4000h 8000h
• Fuel (oil gas) /MWh 33.77 33.77
• Lube oil /MWh 0.25 0.25
• O M, including operation /MWh 6.59 3.88
• Interest payments /MWh 4.24 2.12
• Repaym.of principal /MWh 13.68 6.84
• __________
• Total costo /MWh 58.54 46.86
• ) Mantenimiento hecho por especialistas del
  extranjero.
• Motor a Gas Costo de operación

Fuel (oil gas) /MWh 35.44 35.44 Lube
oil /MWh 0.63 0.63 O M, including
operation /MWh 4.69 3.4 Interest
payments /MWh 3.19 1.6 Repaym.of
principal /MWh 10.30 5.15
__________ Total cost /MWh 53.24 46.22
36
60 MW Gas Power Plant
Una planta de energía a gas de 60 MW resulta ser
la mejor solución siendo la mas economica
calculada en planta base operando con un mínimo
numero de arranques y paradas. Para obtener
números reales necesitamos contar las curvas de
carga, arranques y paradas, envejecimiento,
consumo de agua, etc. En casi todos los casos
analizados en condiciones reales de operación es
mas ventajosa la planta de energía con motores a
gas.
37
150 MW Gas Power Plant solution

• Solución Wärtsilä para una planta a gas dual de
  150 MW basada en 9X18V50DF Motores a gas en modo
  ciclo combinado.
• El motor 18V50DF tiene una alta eficiencia
  electricay es capaz de funcionar a gas y tambien
  gasoil o fuel oil.
• Utilizando la energía de los gases de escape
  para una producción de vapor para alimentar una
  turbina a vapor adicional energía cercana al 10
  puede ser producida sin incrementar el consumo de
  combustible.
• Los motores son enfriados por radiadores. Usando
  un condensador de agua fria para la turbina a
  vapor esto reduce el consumo de agua al minimo.

38
150 MW Gas Power Plant for Pakistan
Comparison of the 9X18V50DF CC and traditional
GTCC solution Plant type 9x18V50DF ST GE
2xFrame 6B ST Gross Output, ISO 163
MW 131 MW Net Output 159 MW 118 MW Net
Heat Rate 7530 kJ/kWh 7500 kJ/kWh Net
Efficiency 47,8 48,0 Heat rate Average
aging impact 0,5 2,0 Partial load
operation 1,6 3,2 Impact of Dry
cooling 0,0 2,6 Guaranteed net Heat
Rate 7688 kJ/kWh 8085 kJ/kWh Net
efficiency 46,8 44,5 Output Net output
after ageing 159 MW 115,8 MW ) Best GTCC
alternative close to 150 MW
39
150 MW Gas Power Plant for Pakistan
9x18V50DF CC Power Plant part load performance
40
150 MW Gas Power Plant for Pakistan
150 MW Planta con motores a gas Disponibilidad
sobre 93
Capacidad de producción de energía anticipada
Sobre 140 MW disponibles durante 7500 h
anualmente
41
150 MW Gas Power Plant for Pakistan

• Beneficios de 9x18V50DF CC solución comparado con
  CCTG
• Bajo heat rate neto según condiciones del sitio.
• Bajo costo de inversión específico (USD/kW)
  según condiciones del sitio.
• Si el gas se interrumpe por un corto período la
  planta funcionará a Gasoil.
• Para largos períodos la planta podrá ser
  convertida para usar Fuel Oil.
• El mantenimiento de un motor reduce la potencia
  de salida de la planta en un 11 mientras que en
  el mantenimiento de una Turbina de gas reduce la
  potencia de salida en un 55.
• Consumo de agua mínimo.
• Los motores operan con baja presión de gas sin
  necesidad de un compresor.
• El programa de Construccion para una planta de
  Wartsila es de 12-15 months mientras que en la
  cosntrucción de un CC con Turbinas a gas demora
  de 24 26 meses.

42
150 MW Gas Power Plant Concept
43
150 MW Gas Power Plant Concept
44
150 MW Gas Power Plant Concept
45
150 MW Gas Power Plant Concept
46
150 MW Gas Power Plant Concept
47
150 MW Gas Power Plant Concept
Steam turbine inside the building
48
150 MW Gas Power Plant Concept
Plant site layout
49
150 MW Power Plant Time Schedule
50
Wärtsilä Gas Power Plants
Una planta con motores a gas de Wärtsilä es la
mas económica en un rango de potencia de 50 a 60
MW también cuando se evalúa el ambiente y las
condiciones de operación. Cuando miramos
profundamente dentro de las reales condiciones
del lugar, el perfil competitivo de una planta
con motores a gas puede expandirse muy bien sobre
los 150 Mw.
51
Gas Turbine Operation and Maintenance

• 19.7.2016

52
Influence of Aging on Performance
Gas Turbines operating on Natural Gas with
minimum amount of starts
53
Influence of Aging on Performance
Gas Turbines operating on Liquid fuel
54
GE vs. Equivalent Hours Approach- For Industrial
Gas Turbines
GE Factors
Siemens Equivalent Hour Formula
Hekv. Hb 4 Hp 1,5 Hbo 6 Hpo 10starts
100trips
Hekv. equivalent operation hours Hb base
load hours by gas fuel Hp peak load hours
by gas fuel Hbo base load hours by LFO Hpo
peak load hours by LFO
55
GE vs. Equivalent Hours Approach- For Industrial
Gas Turbines

• Summary of issues affecting maintenance interval
• Liquid fuel operation has a service factor (SF)
  1.5 for aeroderivatives and 2 for industrial GT,
  which means that the maintenance interval is
  divided with a factor 1.5 respectively 2
• Water injection up to 5 affects the maintenance
  interval with a factor 1.9 Water injection is
  used for power increase and emission reduction
  (same indication for aeroderivative
• The amount of starts and especially the type of
  start has a great influence on the maintenance
  interval. For instance emergency start-ups has a
  service factor of up to 20.

Source GER-3620J
56
Influence of the Fuel - For Industrial Gas
Turbines
57
Maintenance Interval- For Industrial Gas Turbines

• Combustion Inspection
• Short maintenance stop, where the combustor
  section is checked and some parts are changed
• Hot section repair (24000h (or 1200 starts))
• In addition to maintenance of the combustor also
  other hot parts are overhauled, such as the high
  pressure compressor and turbine
• Main overhaul (48000h (or 2400 starts))
• The entire gas turbine is overhauled
• Part of the loss in power and heat rate is
  regained

Source GER-3620J
58
Maintenance Interval- For Aeroderivative Gas
Turbines

• Performance deterioration can be divided into
  Recoverable and Unrecoverable deterioration
• The Recoverable part is manly due to fouling of
  the airfoil surface that can be recovered through
  online washing or crank-soak wash
• The Unrecoverable part cant be recovered
  through washing and can be seen in the figure on
  the right

• Hot section repair (25000h)
• High pressure turbine components are replaced ?
  60 of loss recovered
• Possibility to change parts in high pressure
  compressor ? 80 of loss recovered
• Main overhaul (50000h)
• Comprehensive component restorations throughout
  the engine ? 100 of the loss restored
• Liquid fuel operation ? faster deterioration.
  Same percentage in 12500h.
• Due to complex technology part of the
  maintenance is done off site.
• ? replacement engine is needed

Source GER-3695E
59
Maintenance agreements

• Maintenance cost
• Typical maintenance cost of a GT is 3-8 of the
  investment cost
• This means for a medium sized industrial type GT
  approx. 3.2 /MWh in a continuous base load
  application
• There is only small difference between simple
  and combined cycle
• Maintenance agreement issues
• In order to get reliability improvements the
  customer needs to have a large safety stock of
  spare parts
• To get a lease engine during overhauls off site,
  the customer must sign a leasing contract with an
  annual fee (few hundred k/y) and a weekly fee.

60
Generación Flexible

• Carlos Alvarez, Wärtsilä Argentina S.A.

SEMINARIO WÄRTSILÄ ARGENTINA S.A. 28 de setiembre
2004 - Hotel Sheraton Pilar
61
Como Evitar el Riesgo del Combustible Agua?

• Reteniendo Agua en las Represas
• Ese es el sistema utilizado, pero no elimina el
  riesgo.
• Creciendo la Cantidad de Usinas Hidroeléctricas
• Esto significa inversiones subutilizados y mayor
  costo.
• Aumentando las Represas
• Esto significa mayor impacto ambiental y mayor
  costo.
• Diversificando las Fuentes de Generación.
• Fuentes Alternativas
• Generación Térmica
• Inflexibles
• Son inútiles para la solución del problema.
• Las Térmicas Flexibles son la mejor solución para
  este problema.

62
Como Evitar el Riesgo del Combustible Gas?

• Utilizando otros Combustibles.
• Petroleo, Nuclear, Carbón
• Esto significa inversiones mayores.
• Existe también el Riesgo de faltar los otros
  Combustibles.
• Utilizando Tecnología Dual Fuel.
• Petróleo o Gas
• Es siempre posible cambiar de combustible, mismo
  con las máquinas en operación.

63
Que es una Térmica Flexible?

• La Térmica Flexible es
• Respaldo de la Hidroeléctrica
• Es la llave de la optimización energética.
• Multi combustible.
• Independiente de la disponibilidad de apenas un
  combustible.
• Utiliza el combustible más barato a todo
  instante .
• Expedita en la
• Construcción e ampliación
• menor a 1 año.
• Operación
• Partidas y paradas rápidas.
• Operación como base, peaking, o en emergencias.
• Modulación de la Carga
• Confiable
• Múltiples unidades generadoras
• Eficiente
• En todas las condiciones de operación.

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Que es una Térmica Flexible?

• La Térmica Flexible es
• Económica
• Inversiones menores.
• Menos intereses durante la construcción.
• Gastos fijos menores.
• Consume combustible sólo cuando necesario.
• Expansión rápida y en pequeños módulos.
• Ambientalmente Correcta
• Menor emisión debido a la mayor eficiencia.
• Menor Consumo de agua para resfriamiento.

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Confiabilidad
66
La Térmica Flexible es respaldo de la
Hidroeléctrica
Fonte ONS
67
Como lidiar con el Riesgo Hidrológico?
Antecedentes precipitaciones en los ultimos 50
anos en Brasil
Fonte ONS
68
Costo Anual de una planta flexible
Fonte Stoft, Steven, Power Systems Economics
Designing Markets for Electricity, IEEE Press,
2002
69
Cuando una Térmica Flexible es más Económica?
70
Cuando una Térmica Flexible es más Económica?
71
Punto de Equilibrio
72
Consumo de Electricidad - Brasil
Fonte ONS
73
Curva de Duración del Consumo de Electricidad
4.000 MW de Térmicas Flexibles
74
Los 10 con Generación a Gas
Fonte EIA
75
Los 10 con generación con Petróleo
Fonte EIA
76
Precios Históricos
Diésel
OCA1 OCB1
77
Precios Relativos - USA
FonteDOE
78
Precios Relativos Gas, Óleo e Electricidad
Fonte IEA
79
Flexibilidad de combustible de los motores
Wärtsilä
Bio Diesel
HFO-Water Emulsion
Palm Oil
High Viscosity HFO
Orimulsion
Rape Seed Oil
Petróleo Crudo
Gas Natural
Óleo Combustible
Diesel
2004
1970 1980 1990
2000 2010
80
Motores 4632 GD
Bicombustible
Ignición del Gas con combustible piloto
Gas en Alta Presión
Diesel u Óleo Combustible pueden ser back-up
81
Tecnología GD Gas/Diesel
Principio de Funcionamiento (Ciclo Diesel)
82
Combustible Compartido

• Muchas Posibilidades de Combustibles
• Combustibles líquidos
• Diesel, Óleo Combustible, Petróleo Crudo, etc
• Gas
• La cualidad del gas no es critica.
• Flexibilidad operacional excepcional
• Diversos Modos de Operación en Función de la
  Disponibilidad de Combustible
• Gas
• Combustible líquido
• Combinaciones de los dos.
• Es posible cambiar de combustible en operación
• Es posible cambiar la combinación de combustibles
  en operación

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Combustible Compartido
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Referencias GD
85
Tecnología Dual Fuel - DF
Principio de Funcionamiento (Ciclo Otto)
86
Referencias DF
Installation Country Engines Camis Turkey 4x
18V32 Southampton UK 1x18V32 Grindsted Denmark
1x18V32 Videocon India 1x18V32 Gülle Turkey
1x18V32 Sempra USA 1x18V32 Chambersburg US
A 4x18V32 Manisa Turkey 3x18V50 Barajas Sp
ain 6x18V32 Salekhard Russia 1x18V32 Century
Power Pakistan 3x12V32