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COGEN ESPAÑAJornada Técnica

© 2018 General Electric Company. All rights reserved.

Visión global de General Electric

• La transformación del sector eléctrico y escenarios previstos

• Cogeneración y Generación Distribuida: barreras y palancas al desarrollo

• Demanda de Sistemas Eléctricos más resilientes

• Acción regulatoria y políticas medioambientales por el clima

• Avances en la tecnología y uso del IoT

• Casos reales en Europa

• Futuro CHP: soluciones híbridas?

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General Electric: Una corporación industrial digital $122B ventas, 300,000 empleados, 180 países

GE POWER$36 B

BAKER & HUGES GE

$17,2 B

GE AVIATION$27,4 B

GE RENEWABLE ENERGY$10.3 B

GE LIGHTING$2.0 B

GE CAPITAL$9 B

*GE Power incluye Energy Connections

GE TRANSPORTATION$4.2 B

GE HEALTHCARE$19.2 B

GE DIGITAL~$6 B**

Liderando la transformación digital de la industria, incluyendo la ENERGÍA

EXPERTISE FUNCIONAL

EXCELENCIAOPERATIONAL

CAPACIDADDIGITAL

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GE Power: líder tecnológico en la industria

BoP EléctricoSubestación HV, transformadores, DCS … Equipos de control y MV/LV digitales

Turbinas Vapor Ciclo Combinado80-700 MW, axial, lateral

Calderas de recuperaciónDe paso único, horizontal, vertical

Condensadores / BombasSalida horizontal & vertical25 MWth > 1000MWthBombas alimentación > escala MW

Ciclo Rankine BoP MecánicoConversión Electrica Turbinas Gas Heavy Duty44-544 MW, Clase-H Alta Eficiencia, Líder en Clase-F, Fiabilidad Clase-E

Turbinas Gas AeroderivadasCompactas, tecnología madura y probada, 22-118 MW

Ciclo BraytonGeneradoresRefrigerados por Aire, Hidrógeno o Agua, en configuración multi-eje o mono-eje

Energía DistribuidaMotores de gas de 300 kW a 10 MW, versiones 50 y 60 HZ

www.gepower.com

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GE Power: soluciones para Cogeneración

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Efic

ienc

ia (%

)

Motores de Gas TG Aeroderivadas

Potencia (MW)

60

55

50

45

40

351 2 3 4 5 6 7 8 9 100 20 30 40 50 75 100 125 150 175 200 500 750

Type 2Type 3

Type 4

Ciclo Simple

Ciclo Combinado

LM2500+G4

LM6000PFLMS100PB

2x1 LM6000 PF1x1 LM6000 PF+

1,000

J920 J920 Power plant range

Type 6620 624

TG Heavy Duty

1x1 9E

1x1 9F.061x1 9H02

2x1 6F.03

65

1x1 6F.01 2x1 6F.01

LM2500+

LM6000PC

LMS100PA

1x1 LM6000 PC

6F.01

6B.03

1x1 6B.03 2x1 6B.03

1x1 9H01

1x1 9F.051x1 9F.04

1x1 GT13

9E.046F.03

www.gepower.com

5


Experiencia CHP global en gran variedad de aplicaciones

6

Chem. Process.

Metals Process.

Dist. Htg.

Oil & Gas

Desal.

Food & Bev

Materials Process.

Pulp & Paper

Manufact.

Misc

Dual Fuel

Naphtha

LNG/LPGLow

BTU Gas

Misc

HFO

Natural Gas

Oil LATAM

NAM

ME

SSA

Europe

Asia

India

+150 GW de proyectos CHP desde 1980

Industria Combustible Regiones

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Tendencias Disruptivas en el sector energético tradicionalTendencias Disruptivas en el sector energético tradicional

DECARBONIZACIÓN DECARBONIZACIÓN ELECTRIFICACIÓNELECTRIFICACIÓN

ELECTRIFICACIÓN DE LA ENERGÍA usos del transporte (EVs) y calefacciónELECTRIFICACIÓN DE LA ENERGÍA

usos del transporte (EVs) y calefacción60% AUMENTO en generación

renovable & hidro 201760% AUMENTO en generación

renovable & hidro 2017

DESCENTRALIZACIÓNDESCENTRALIZACIÓN

AUMENTO PENETRACIÓN derecursos distribuidos

(renovables, almacenamiento, eficiencia de equipos)

AUMENTO PENETRACIÓN derecursos distribuidos

(renovables, almacenamiento, eficiencia de equipos)

IMPACTO• El consumidor como actor activo en el

sistema eléctrico (‘prosumidor’)

• Aumento de complejidad de las redes de distribución

IMPACTO• El consumidor como actor activo en el

sistema eléctrico (‘prosumidor’)

• Aumento de complejidad de las redes de distribución

IMPACTO• Aumento de la demanda eléctrica y

una descentralización acelerada del sector eléctrico

IMPACTO• Aumento de la demanda eléctrica y

una descentralización acelerada del sector eléctrico

IMPACTO• Generación más difícil de prever &

variable

• Estabilidad de red, congestión, Volatilidad en mercados eléctricos

IMPACTO• Generación más difícil de prever &

variable

• Estabilidad de red, congestión, Volatilidad en mercados eléctricos

DIGITALIZACIÓNDIGITALIZACIÓN

AUMENTO DEL NÚMERO deequipos conectados

& sensores inteligentes

AUMENTO DEL NÚMERO deequipos conectados

& sensores inteligentes

IMPACTO• Permite procesos de toma de

decisión basados en precios dinámicos y nodales

IMPACTO• Permite procesos de toma de

decisión basados en precios dinámicos y nodales


Nueva potencia añadida … tendencia de los últimos 50 años

Factores de inversión: economías emergentes + renovaciones + renovablesFuente: GE Marketing MACA 2017

COGEN ESPAÑA: Jornada Técnica| 8


Demanda Final per cápita, kWh

Los países emergentes han superado los niveles pre-crisis, pero las economías avanzadas noLos países no-OCDE tienen mayor potencial pero también mayores barreras

Fuente: GE Marketing Forecast MACA 2017 S2.1 update

COGEN ESPAÑA: Jornada Técnica|

Demanda de electricidad: comportamiento heterogéneo

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Factores que condicionan las estimaciones de demandaQué ha cambiado en los últimos 12 meses?

El ritmo de cambios se acelera

Elección Presidencial en US Políticamente disruptivo, pero puede que sin efecto en la estimación global de energía

Ratificación de Cop 21 Momento decisivo: no solo países, sino ciudades y compañías

Aceleración reducción costes Energías Renovables

Reducción significativa en Solar PV, Off-shore & Onshore Wind – Transición desde FIT a subastas va a acelerar la reducción de costes

Electrificación de la economíaCrecimiento potencial del VE, pero compensado por un incremento de la eficiencia energética

Política de carbón en China Una reducción significativa en el uso de carbón puede cambiar las previsiones globales

Transformación Digital En la agenda de todos, aunque el foco es por ahora más “behind the meter”

Fuente: GE Marketing MACA 2017 S2 update


© 2018 General Electric Company. All rights reserved. 11

Incremento de nueva capacidad (GW)• Crecimiento de la demanda de pico +

cierres / sustituciones• Renovables ayudadas por políticas

medioambientales, pero también por LCoE competitivo

• Gas supera al carbón en nueva potencia• Financiación sigue siendo crítica

Mix Generación 2026 (TWh) • Aumento demanda asociada al GDP: Gas

gana terreno, pero carbón todavía es #1 • Intermitencia de renovables reduce el

factor de utilización de la flota térmica• EVs factor clave post 2026

Sólidos fundamentos … la mayoría del crecimiento será en Renovables y Gas

Visión a 10 añosGeneración de electricidad y nueva potencia

Fuente: GE Marketing Forecast MACA 2017 S2.2 update



Cogeneración y Generación Distribuida: desde el inicio

• Generación Distribuida (DG) y Cogeneración (CHP) han estado presentes desde elnacimiento de la electricidad. CHP es una de las formas más eficientes de generarenergía y calor, mientras que DG una de las formas más eficientes de distribuirla.

• A pesar de los bajos costes de inversión y cortos periodos de retorno, DG y CHP nose han desarrollado suficientemente.

• Hoy, una confluencia de factores se alinean para hacer de la DG-CHP un actor ycontribuidor a largo plazo de la producción de energía global

• 712 GW CHP instaladosen 154 países (totales)

• 150 GW CHP instaladosen los últimos 30 años

• 2,4 GW / año de motoresde gas para cogeneracióninstalados desde 2006

Instalaciones con motores de gas natural para CHP

Thomas Edison’s Pearl Street Station (1882)

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… sin embargo su desarrollo global no siempre ha sido un éxito

DG y CHP de alta eficiencia tienen participación considerable en elmix de ciertos países, pero su desarrollo global está limitado:disminuyó desde 14% en 1990 a 10% en 2000 y se mantieneestable desde entonces (datos IEA)• China: único crecimiento sostenido de CHP con 12,6 GW /año

instalados entre 2000 y 2015, principalmente en sectores MUSH(Municipalidades, Universidades, Escuelas, Hospitales)

• EE.UU.: mini burbuja coincidente con PURPA y desregulación,pero con tasas de crecimiento menores que la generaciónconvencional. Precios kWh bajos limitan su desarrollo hasta2020 cuando tengan efecto las nuevas políticas en muchosestados que reconozcan el beneficio medioambiental de la CHP

• Europa: similar mini-burbuja en los 90’s y tasas de crecimientopor encima de la media en los 2000’s, pero la participación en elmix se ha frenado. En espera de la consolidación de las nuevaspolíticas de la UE (Clean Energy Package).

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Barreras al desarrollo de la cogeneración (IEA)

Falta de motivaciónSistemas eléctricos estables / fiables, ausencia de incentivos para reducir el uso de la energía o emisiones, ni en la forma de que la energía es suministrada y consumida

Obstáculos regulatorios y acceso a redLas regulaciones CHP no eliminan el riesgo regulatorio para el propietario/operador de plantas pequeñas. Reto de interconexión y suministro en redes locales

Insuficientes políticas regulatoriasLas políticas específicas de CHP son insuficientes para romper las barreras. Se necesita un tratamiento más amplio que simultanee incentivos a operadores y usuarios finales

Falta de señal de precioEl ahorro de costes energéticos es importante, pero no siempre el coste del kWh refleja los costes reales

Falta de experienciaTecnología compleja para el comercio, industria o inmobiliario, sin conocimiento interno para operar equipos y tomar las mejores decisiones técnicas

Capital y periodos de retorno cortos5 años de amortización es a menudo demasiado largo para PIMES, que no asumen riesgos a largo plazo (20- 30 años para CHP). Incluso un buen NPV / retorno corto para CHP compite con inversiones “core” (equipos médicos en un hospital o mejora de servicios en un complejo terciario/residencial).

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… pero también vientos favorables para la cogeneración

• Demanda de Sistemas Eléctricos más resilientes

• Aumento de la concienciación medioambiental y por el clima

• Movimiento social en favor de la “democratización de la energía”

• Acción regulatoria y políticas medioambientales por el clima

• Menor diferencia de precios electricidad / gas

• Nuevos modelos de negocio que favorecen la generación CHP

• Avances en la tecnología y uso del IoT

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Demanda de Sistemas Eléctricos más resilientes

Huracanes y tormentas tropicales en el Atlántico Eventos en la red causados por fenómenos atmosféricos, USA

Media 5 años Eventos en la red por fenómenos atmosféricos, USA

• La tormenta Sandy causó en Oct ‘12 pérdidas humanas y daños por $50 B, dejando sin suministro eléctrico la Costa Este de EE.UU.. La tendencia es creciente. 2017 registró los devastadores huracanes Harvey, Irma y Maria … no hay registros de 3 tormentas de esta magnitud en una sola temporada.

• Sandy ha cambiado el paradigma, dando a la resiliencia la misma importancia que la fiabilidad. “CHP system that runs consistently throughout the year is more reliable in an emergency than a backup generator

system that only runs during emergencies ... a CHP system is also more likely to be properly maintained, operated by trained staff, and to have a steady supply of fuel.”

“We originally built the Princeton cogeneration plant to reduce campus energy bills and provide reliable utilities,” … “Its ability to serve the campus in ‘island’ mode made all the difference during the hurricane.”

“… CHP has proved its value as an alternative source of power and thermal energy (heating and cooling) during emergencies, and demonstrated how it can be a sound choice in making energy infrastructure more resilient in the face of extreme weather events”.

“… distributed generation installations and microgrids has the potential to resist disruptions to the grid by continuing to generate power if the grid is brought down.”

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Acción regulatoria y políticas medioambientales por el climaEE.UU.• EPA’s Boiler MACT, límites a 14,000 calderas, DoE estima potencial de 1, 2 GW de CHP • CHP incluido en en los IRP’s (Integrated Resource Plans) de los Estados• Renewable Portfolio Standars de 21 Estados con mismo tratamiento a CHP y renovables• FERC decisión de 2016 obligando a cooperativas rurales a comprar energía distribuida • New York State REV Plan, prioridad energía generada en red de distribución (53

proyectos CHP previstos)• NY Prize Opp Zones, incentivos a microredes y CHP, disminuyendo la congestión de los

distritos

LatAm• México: reforma energía abre la puerta a IPP’s y energía distribuida, certificados energía limpia CHP-DG• Brasil: bajada de tarifa de gas para CHP (Sao Paulo), incentivos al biogás para promover DG-CHPEuropa• Alemania : CHP Act promueve CHP con gas, ayudas al kWh generado, objetivo de 120 TWh en 2025• Francia: subastas para +1 MW para recibir incentivos• Italia: certificados blancos, exenciones para combustibles fósiles, balance netoChina• Objetivo no vinculante de 110 GW nuevos de gas en 2020, objetivos prudentes de sustitución del carbón

con CHP cubriendo la demanda de calor industrial17


Avances en la tecnología y uso del IoT• Tecnologías maduras como turbinas y motores de gas para CHP

siguen mejorando sus prestaciones (eficiencia, emisiones, …) reduciendo los costes de generación14 pts eficiencia motor de gas de hace 30 añosx2 potencia motor de gas (ej. Tipo 6)+5pts eficiencia turbina gas HD (ej. 6B vs. 6F.01)+50% potencia turbina gas aero (ej. LM6000 3ª gen)+40% potencia turbina gas HD

• Reducción significativa de emisiones para cumplir con las regulaciones más exigentes (ej. sub 10 ppm NOx)

• El tamaño de equipos instalados ha crecido, pero también la variedad de aplicaciones (rango de potencia)

• El uso masivo de la tecnología IoT como la plataforma Predix de GE, permite una generación distribuida fácilmente integrable que añade valor y capacidad de servicios de red, optimizando la operación a través de un mejor conocimiento del estado de los equipos y sistemas

SAC

DLE (<15 ppm NOx)

Evolución LM6000Evolución Combustión

myPlant App

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Acea’s Tor di Valle: Repotenciación con motores J920 FleXtra

Original: Ciclo Combinado GT (multi-eje)120 MW eléctricos~70 MW térmicos calor distrito

Necesidad: Menor potencia eléctrica, mayor flexibilidad operacional

2 x J920 FleXtra CHP, Italia (próximo a Roma)• 19 MW Potencia eléctrica

46 % Eficiencia eléctrica15 MW Potencia térmica

• 70 MW capacidad térmica adicional con 3 calderas de gas

• Almacenamiento térmico en tanques

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Kiel … la mayor planta con motores de gas J920 FleXtraAprovecha incentivos a CHP para sustitución del carbón y reducción de emisiones

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Planta CHP Municipal, Kiel, Alemania

• 4 bloques x 5 motores de gas J920 FleXtra

190.4 MW Potencia Eléctrica Neta45 % Eficiencia Eléctrica Neta191.8 MW Potencia térmica91 % Eficiencia Total

• Una de las mayores plantas del mundo con motores de gas

• Sustitución del carbón: 70% reducción emisiones

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Futuro de CHP: soluciones híbridas?

Solución híbrida con baterías en un CHP en CC:• Arranques más rápidos• Flexibilidad ciclo abierto + eficiencia ciclo combinado• Menor CAPEX que una solución aislada de baterías• Capacidad black start sin generador diésel de reserva• Mejor regulación de frecuencia y tensión de red• Capacidad de pico adicional (precio o necesidad de red) Planta CHP híbrida factoría GE Power Berlín

600 kW solar FV + 400/490 kWe/kWt motor gas J312 + 200 kWh almacenamiento por batería

www.gepower.com/hybrid

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Una mayor necesidad de flexibilidad operacional

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Desarrollo necesario de generación térmica según flexibilidad operacional

Fuente: EUGINE Study FLEXIBILITY NEEDS AND OPTIONS FOR EUROPE’S FUTURE ELECTRICITY SYSTEM

Mar 2018COGEN ESPAÑA: Jornada Técnica |

• Regulación de tensión• Regulación de factor de potencia• Regulación de reactiva• Regulación de frecuencia

TGs, TVs o motores son potencia síncrona rodante. Nuevo concepto de planta virtual

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