tecnologíasde ahorrode energía para clientesindustriales...2008/07/08 · 106 en el rangoentre...

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Tecnologías de Ahorro de Energía

Para Clientes Industriales

Hitachi, Ltd.

Hitachi México, S.A. de C.V.


Línea de productos HITACHI para Ahorro de Energía y Mayor Confiabilidad

－ Aire Acondicionado

－ Aire Acondicionado c/VFD

－Sistema de Control de Energía

⇒Ahorro de Energía p/oficina

⇒　Sistema de

Tratamiento de agua

－Aire Acondicionado　 en Paquete

Fábrica ⇒Aire Acondicionado

⇒VFD VFD VFD VFD DirectoDirectoDirectoDirecto Alto Alto Alto Alto VoltajeVoltajeVoltajeVoltaje

－－－－Transformador　　　　　　　　Amorfo

⇒　Equipo de Sub Estación

－ Enfriadores Centrífugos de Alta Eficiencia

－ Enfriadores de Absorción

－ Compresores de Aire con VFD

－ VFD (VFD (VFD (VFD (VariadorVariadorVariadorVariador de de de de FrecuenciaFrecuenciaFrecuenciaFrecuencia))))

　(para Bombas, Ventiladores, Compresores)

Casa de Máquinas ⇒Bombas, Enfriadores, Compresores

1

　(para Bombas, Ventiladores, Compresores)


Variable Frequency Drive System (VFD)

[Sistema Variador de Frecuencia]


¿Qué es VFD（（（（Variable Frequency Drive））））Sistema Variador de Frecuencia?2-1

Suministro Comercial de Potencia

60Hz

VFD

SuministroComercial de Potencia

60Hz

2～～～～60Hz

Si un motor es operado sin un VFD, el motor gira únicamente a velocidad constante.

Motor de Inducción

Motor de Inducción

La velocidad de rotacióndepende de la frecuencia del suministro comercial de potencia.Si la carga del motor se vuelve pesada, la velocidadse vuelve más lenta en sóloun dos o tres porciento.

Si un motor es operado con un inversor,

la velocidad del motor puede ser variable.

La frecuencia de un VFD puede ser ajustada entre 2 y 60 Hz a voluntad.Ud. Puede controlar la velocidad del motor siaplica un VFD porque la velocidad del motor depende de la frecuencia.


¿Por qué el VFD es efectivo para ahorrarenergía?2-2


Aire

Compuerta de flujo de aire

Aire

Compuerta de flujo de aireabierta

M

VFD


Si Ud. usa un ventilador grande

(1) Sin VFD

(2) Con VFD

El ventilador es girado a velocidad constantey el flujo de aire se ajustamediante la compuerta.

El ventilador es girado a velocidad variabley el flujo de aire se ajusta mediante la velocidad del ventilador.

M

Venti-lador

VFD: Variable Frequency Drive

(Sistema Variador de Frecuencia)

Venti-lador


Efecto de la tecnología VFD en el ahorro de energía2-3

ConsumodePotencia

Flujo de aire

Velocidad constante(Control por compuerta)

Velocidad Variable (Control por VFD)

Ahorrode energía

Control por compuerta: Si Ud. Cierra la compuerta parareducir el flujo de aire, el consumo de potencia NO se reduce mucho.

Control por VFD: Si Ud. hace más lenta la velocidad del ventilador para reducir el flujo de aire, el consumo de potencia se reduce mucho. A menor velocidad de operación del ventilador, mayor ahorro de energía.

VFD: Variable Frequency Drive

(Sistema Variador de Frecuencia)


Portafolios VFD de HITACHI

1750 – 6,000 HP (12,000 max)

3500 – 12,000 HP(24,000 max)

2.3 kVAC/AC - AFE – 3 Niveles

Enfr. por aire/por agua

HIVECTOL VHI-ML/MH

5 - 900 HP460 VEn línea, bus DC común

HIVECTOL VSI-S

Potencia Aprox.VoltajeNombre del Modelo

5500 – 17,000 HP(34,000 max)4 kVAC/AC – AFE – 3 NivelesHIVECTOL VSI-H

150 – 9000 HP

(Plan - 11,500 – 35,000 HP)

3.3 – 6.6 kVAC/AC, DFE –INVERSOR CELDA

HIVECTOL HVI-S/M/L

500 – 2,750 HP400 - 690VAC/AC – AFE – 3 NivelesHIVECTOL VSI-M

Unidades Contenidas en Gabinetes

(Plan 60 - 535 HP)230 – 460VAC/ACSJ700

0.5 - 535 HP230 – 460VAC/ACSJ300

15 – 175 HP230 – 460VAC/ACL300P

1/4 – 10 HP230 – 460VAC/AC L200/SJ200

Unidades Modulares

2-4


Mapa de rangos de Potencia y Voltaje de VFD de HITACHI

Potencia

1HP

5HP

10000HP

5000HP

10HP

20HP

50HP

100HP

200HP

500HP

1000HP

2000HP

20000HP

50000HP

2HP

0.5HP

0.2HP

L300P

HIVECTOL VSI-M

HIVECTOL VHI ML/MH

HIVECTOL VSI H

SJ300

PRODUCTOS EN GABINETES

PRODUCTOS MODULARES

MEDIO VOLTAJE

BAJO VOLTAJE

HIVECTOL VSI S

L200

SJ200

SJ700 PLAN

HIVECTOL HVI M/S/LINVERSOR CELDA

HIVECTOL VHI ML/MH

INVERSORES DE 3 NIVELES, USADOS PRINCIPALMENTE PARA APLICACION A MOLINOS DE LAMINACION

35,000 HP

24,000 HP

12,000 HP

INVERSOR DE 3 NIVELES

PLAN

2-5


VFD Directo Alto Voltaje

VFD VFD DirectoDirecto Alto Alto VoltajeVoltaje

La eficiencia se incrementóhasta 98%, comparada con 94% del métodoconvencional

6kV

IM

Transf. de Reducción

・・・・・

VFD

VFD DirectoAlto Voltaje

【Línea de Productos】

6kV

10kV

Voltaj

e(V

)

1,100～10,000kVA(Plan)

250～8,000kVA

製品外観ＩＭ：Motor de

Inducción

2-6

■■ SerieSerie DHVECTOLDHVECTOL--DI/HI DI/HI

Sistema Inversor capacidad8,000KVA para Motor de Inducción de 6,400kW

Alta Alta EficienciaEficiencia


AhorrosAhorrosAhorrosAhorros acumuladosacumuladosacumuladosacumulados

de de de de energenergenergenergíaaaa

AhorrosAhorrosAhorrosAhorrosAhorrosAhorrosAhorrosAhorros acumuladosacumuladosacumuladosacumuladosacumuladosacumuladosacumuladosacumulados

de de de de de de de de energenergenergenergenergenergenergenergííaaaaaaaa

Ahorro en Consumo de Electricidad

Tiempo

1 mes

Ventiladores, Bombas, Sopladores Motores

VDF

Planta/Fábrica

Alta Alta Alta Alta EficienciaEficienciaEficienciaEficiencia

Alto Alto Alto Alto DesempeDesempeDesempeDesempeñoooo

ArregloArregloArregloArreglo CompactoCompactoCompactoCompacto

Alta Alta Alta Alta Alta Alta Alta Alta EficienciaEficienciaEficienciaEficienciaEficienciaEficienciaEficienciaEficiencia

Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto Alto DesempeDesempeDesempeDesempeDesempeDesempeDesempeDesempeññoooooooo

ArregloArregloArregloArregloArregloArregloArregloArreglo CompactoCompactoCompactoCompactoCompactoCompactoCompactoCompacto

CaracterCaracterCaracterCaracterísticassticassticassticasCaracterCaracterCaracterCaracterCaracterCaracterCaracterCaracteríísticassticassticassticassticassticassticassticas

VelocidadVelocidadVelocidadVelocidad RotacionalRotacionalRotacionalRotacional

Consumo de

Energía

Ahorro de Energía

MenorAhorro de Energía

Mayor AhorroDe Energía

Ahorro de Energía por VFD de Alto Voltaje

MMMMássss del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de ahorroahorroahorroahorro de de de de energenergenergenergíaaaa enenenenpromediopromediopromediopromedio eseseses esperadoesperadoesperadoesperadocon con con con tecnologtecnologtecnologtecnologíaaaa VFDVFDVFDVFD

MMMMMMMMáássssssss del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de del 20% de ahorroahorroahorroahorroahorroahorroahorroahorro de de de de de de de de energenergenergenergenergenergenergenergííaaaaaaaa enenenenenenenenpromediopromediopromediopromediopromediopromediopromediopromedio eseseseseseseses esperadoesperadoesperadoesperadoesperadoesperadoesperadoesperadocon con con con con con con con tecnologtecnologtecnologtecnologtecnologtecnologtecnologtecnologííaaaaaaaa VFDVFDVFDVFDVFDVFDVFDVFD

2-7


0.44

0.49

0.59

0.69

0.83

100 106%

MPa

Capacidad de Descarga de Aire (Q)

Presiónde

Operación

(P)

Ejemplo) 37kWMayor Presión

MenorMenor PresiPresióónn

Capacidad Incrementada

de Aire

El rango

expandido de

operación con

Vplus

A baja carga, se incrementa la máxima capacidad de aire.También se ajusta para mayor presión mediante el decremento de la máxima capacidad de aire.

De acuerdo con la presión predeterminada, la máximavelocidad rotatoria se ajusta automáticamente.

El rango de operación

del tipo convencional V

VFD de Bajo Voltajepara Compresor tipo Tornillo2-8


0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

0.59MPa

0.44MPa

0.69MPa

0.83MPa

Control Descarga Típica (0.69MPa)

Descarga Típica + Control de Purga (0.69MPa)

Ahorro de Potencia 40%

Capacidad de AireIncrementada

106

En el rango entre 0.83-0.44MPa, la capacidadde aire se incrementay el efecto de ahorrode energía es máximo.

La tasa

de consumode potencia

(%)

La tasa de consumo de aire (%)

37kW

Ahorro de Energía por VFD de Bajo Voltajepara Compresor2-9


Compresor tipo Tornillo 37kWConsumo de aire promedio: 3.8m3/minHoras de Operación: 6,000 Horas/Año

Ahorro de Energía :Ahorro en consumo de Electricidad - 34%

-73,200kWh/YearAhorro en costo de Electricidad -109,800Pesos/Año

(1.5Pesos/kWh)

Ahorro de Energía por VFD de Bajo Voltajepara Compresor

Efecto en Ahorro de Energía

Parámetros

2-10

ConsumoConsumoConsumoConsumoPromedioPromedioPromedioPromedio

de de de de ElectricidadElectricidadElectricidadElectricidad

Efecto en Ahorro de Energía

３３３３5.5.5.5.６６６６ＫＷＫＷＫＷＫＷ23.423.423.423.4ＫＷＫＷＫＷＫＷ


Transformador Amorfo HITACHI


Transformadores amorfos HITACHI son utilizados en una de las instalaciones de la

Cumbre de TOYAKO en 2008.

TTTTópicospicospicospicos HITACHI AMT (HITACHI AMT (HITACHI AMT (HITACHI AMT (inicialinicialinicialinicial))))3-1


¿Qué es Amorfo?

1. Pérdidas Reducidas por Corrientes Eddy (parásitas):El grosor del listón se reduce a 1/10 del de acero al silicio.[Acero al silicio:0.23mm, Aleación amorfa:0.025mm]Mayor resistencia eléctrica, casi 3 veces más alta que el acero al silicio.[Acero al silicio:50 micro ohm-cm, Aleación amorfa:130 micro ohm-cm ]

2.Pérdidas Reducidas por Histéresis:Fácil reversión de la magnetización debido a la estructura no cristalina.

Cristalina Amorfa [No cristalina]

Arreglo desordenado de átomos, aleación no cristalina.Se producen listones muy delgados mediante el enfriamiento rápido

de materiales fundidos (Fierro, Silicio, Boro).

¿Qué es Amorfo?3-2

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Parte dondesurge la pérdida

Bobina

Núcleo

Pérdidas

Pérdidapor carga

Pérdidasin carga

Características

La magnitud de la pérdida depende de

la carga

Surge constantemente sin

importar la carga

¿Cómo reducir laspérdidas?

Optimización del tamaño del núcleo

Núcleo Amorfo

Causa de lasPérdidas

Resistencia Eléctrica

Cambios en el campo

magnético

Núcleo(Amorfo)

Bobina

Tanque

Terminal PrimariaTerminal Secundaria

Características del Transformador;

Requerimiento de alta confiabilidad, vida largaAhorro de energía en el largo plazo

Ventajas del Transformador Amorfo3-3


RangoRangoRangoRango de de de de ProductosProductosProductosProductos–TransformadoresTransformadoresTransformadoresTransformadores de de de de DistribuciDistribuciDistribuciDistribuciónnnn

Productos

3.3，，，，6.6

0.2，，，，0.4

10～～～～5,000

10～～～～100

12～～～～36

0.2～～～～1210～～～～5,000

TransformadoresTipo seco(Clase-H)

Tipo ventilado para uso general

Tipo ventilado paraDistribución en edificios

TransformadoresTipo

moldeado

Tipo moldeado vacíado en resina

Tipo Moldeado

TransformadoresInmersosen aceite Tipo montado en pedestal

Tipo montado en poste 6.6

0.4～～～～36

5～～～～100

10～～～～3,000

Unao

Tres

Fases Voltaje (kV) Capacidad(kVA)

SiT : Todo el rango / AMT: Todo el rango excepto Tipomontado en pedestal

3-4


CasoCasoCasoCaso de de de de estudioestudioestudioestudio 1.1.1.1.CompaCompaCompaCompañíaaaa utilitariautilitariautilitariautilitaria JaponesaJaponesaJaponesaJaponesa (1)(1)(1)(1)

・・・・Tasa de emisión de CO2 :　　　　0.391kg -CO2 /kWh

・・・・Costo de emisión de CO2:　　　　30 US$/ton

・・・・Costo de Generación :　　　　8 cent/kWh

・・・・Número de Transformadores:　　　　 2.3M Unidades

・・・・Pérdidas de T & D : 　　　　15,900GWh

・・・・Capacidad : 　　　　Capacidad promedio 30kVA

・・・・Especificación :　　　　SiT Wi=60W Wc=305W　　　　 AMT Wi=19W Wc=305W

Condición

T: Transmission, D: DistributionT: Transmission, D: Distribution

•Ejemplo de cálculo para la magnitud total de generación de la compañíautilitaria Japonesa T.

3-5


748748748748 765765765765581581581581

0000

200200200200

400400400400

600600600600

800800800800

1000100010001000

CO

2 E

mis

sion

CO

2 E

mis

sion

CO

2 E

mis

sion

CO

2 E

mis

sion

Am

ount

Am

ount

Am

ount

Am

ount (( ((

kk kkｔｔｔｔ // //

YY YY)) ))

BeforeBeforeBeforeBeforechangechangechangechange

SiT OnlySiT OnlySiT OnlySiT Only AMT OnlyAMT OnlyAMT OnlyAMT Only

[CO2 Decrease][CO2 Decrease][CO2 Decrease][CO2 Decrease]

Reducción de CO2 184,000ton/año→→→→Equivalente a 5.5MUS$ de derechos de emisión de CO2

19.619.619.619.6 20.120.120.120.115.315.315.315.3

0000

5555

10101010

15151515

20202020

25252525

Tota

l T

ota

l T

ota

l T

ota

l L

os(

100G

Wh/Y

)L

os(

100G

Wh/Y

)L

os(

100G

Wh/Y

)L

os(

100G

Wh/Y

)

BeforeBeforeBeforeBeforechangechangechangechange

SiT onlySiT onlySiT onlySiT only AMT OnlyAMT OnlyAMT OnlyAMT Only

[Loss Decrease][Loss Decrease][Loss Decrease][Loss Decrease]Reducción de Pérdidas4.8TWh/año→→→→3% del Total de pérdidas de T&D (Costo de Generación－－－－38.4MUS$)

CasoCasoCasoCaso de de de de estudioestudioestudioestudio 1.1.1.1.CompaCompaCompaCompañíaaaa utilitariautilitariautilitariautilitaria JaponesaJaponesaJaponesaJaponesa (2)(2)(2)(2)3-6


3.7777 Linea de Linea de Linea de Linea de TransformadoresTransformadoresTransformadoresTransformadores Hitachi (IT)Hitachi (IT)Hitachi (IT)Hitachi (IT)

Tipo inmerso en aceiteTipo inmerso en aceite Tipo moldeadoTipo moldeado

Especificaciones(Tipo estándar)

Voltaje 6.6～～～～36kV / 200～～～～400V

Capacidad 10~3,000kVA

Frequencia 50,60Hz

Fases Una，，，，Tres

Especificaciones(Tipo estándar)

Voltaje 6.6～～～～36kV / 200～～～～400V

Capacidad 10~5,000kVA

Frequencia 50,60Hz

Fases Una，，，，Tres

Tipo Tipo núcleo acero al silicio

Tipo núcleo amorfoTipo Tipo núcleo acero al silicio

Tipo núcleo amorfo

Tipo núcleo acero al silicio Tipo núcleo amorfo


3333.8.8.8.8 TipoTipoTipoTipo moldeadomoldeadomoldeadomoldeado EspecificaciEspecificaciEspecificaciEspecificación(1)n(1)n(1)n(1)

AMTSiT

800(105)

700(100)

Y

Dimensión(mm)

Item

2261(62)

3640(100)

Pérdidas Totales al 50 ％％％％ de carga (W)

7485(78)

9550(100)

PérdidasTotales

6965(88)

7880(100)

Pérdidapor carga

520(31)

1670(100)

Pérdidasin carga

Pérdidasal 100 % de carga

(W)

3370(120)

2400(100)

Masa (kg)

1570(100)

1490(100)

Z

1480(109)

1380(100)

X

Tipo moldeado 3f 1000kVA 6kV/210V 60Hz

X Y

Z


99.099.099.099.0

99.299.299.299.2

99.499.499.499.4

99.699.699.699.6

99.899.899.899.8

100.0100.0100.0100.0

0000 10101010 20202020 30303030 40404040 50505050 60606060 70707070 80808080 90909090 100100100100

Load Factor (%)Load Factor (%)Load Factor (%)Load Factor (%)

Eff

icie

ncy

(%)

Eff

icie

ncy

(%)

Eff

icie

ncy

(%)

Eff

icie

ncy

(%)

AMTAMTAMTAMT

SiTSiTSiTSiT

3333.9.9.9.9 TipoTipoTipoTipo moldeadomoldeadomoldeadomoldeado EspecificaciEspecificaciEspecificaciEspecificaciónnnn (2)(2)(2)(2)

Tipo moldeado 3f 1000kVA 6kV/210V 60Hz

Norma DOEEficiencia 99.03%

(F.C. 50% )


3333.10.10.10.10 TipoTipoTipoTipo moldeadomoldeadomoldeadomoldeado EspecificaciEspecificaciEspecificaciEspecificaciónnnn (3)(3)(3)(3)

Tipo moldeado 3f 1000kVA 6kV/210V 50Hz (Factor de carga=50%)

1,6701,6701,6701,670

520520520520

1,9701,9701,9701,970

1,7411,7411,7411,741

32323232MWMWMWMWｈｈｈｈ////ｙｙｙｙearearearear

20202020MWMWMWMWｈｈｈｈ////ｙｙｙｙearearearear

11111111....0000ｔｔｔｔ////yearyearyearyear

17171717....7777ｔｔｔｔ////yearyearyearyear

0000

1,0001,0001,0001,000

2,0002,0002,0002,000

3,0003,0003,0003,000

4,0004,0004,0004,000

5,0005,0005,0005,000

SiTSiTSiTSiT AMTAMTAMTAMT

Loss (

W)

Loss (

W)

Loss (

W)

Loss (

W)

Load Load Load Load ｌｌｌｌossossossoss((((WWWW))))No load No load No load No load ｌｌｌｌossossossoss((((WWWW))))

Electrical energy Electrical energy Electrical energy Electrical energy CO2 EmissionCO2 EmissionCO2 EmissionCO2 Emission ( ( ( (raterateraterate：：：：0000....555555555555kgkgkgkg////ｋｋｋｋWhWhWhWh))))

Reducciónde EmisiEmisiEmisiEmisiónnnndededede CO2- 38%


(Factor de Carga 50%)

SiT(25 años de uso)

6,910(USD/año)

2,250(USD/año)

AMT Hitachi

Costo de Electricidad : USD 10 cent/kWh　　　　Tasa de emisión de CO2 :0.555kg-CO2/kWh

CasoCasoCasoCaso de de de de estudioestudioestudioestudio 2. 2. 2. 2. ComparaciComparaciComparaciComparaciónnnn de de de de CostosCostosCostosCostos de de de de EnergEnergEnergEnergíaaaa

20

0 0

10,000

9,000

8,000

7,000

6,000

5,000

4,000

3,000

2,000

1,000

40 60 80

80

70

60

40

30

20

10

50

Factor de Carga (%)

90

SiT 25 años de usoC

os

t oA

nu

al

de

Ele

ctr

icid

ad

( U

SD

/Añ

o)

Ma

gn

itu

dA

nu

al

de

Ele

ctr

icid

ad

( M

Wh

/añ

o)

AMT Hitachi

AHORROS :Costo 4660 (USD/año)Energía 40.3 (MWh/año)Emisión de CO2 22.3 (t/año)

3-11


CasoCasoCasoCaso de de de de estudioestudioestudioestudio 3 3 3 3 FFFFábicabicabicabica NakajoNakajoNakajoNakajo de Hitachi (de Hitachi (de Hitachi (de Hitachi (casocasocasocaso real)real)real)real)

【【【【Punto】】】】１１１１．．．．Examinar la carga de corriente y reducir las pérdidas deelectricidad y el costo correspondiente.

２２２２．．．．Cambiando a Super AMT y revisando la cantidad de transformadores, Nakajo minimizó sus pérdidas de electricidad.

¡ El Super AMT ahorró unagran cantidad de Energía !

¡ El Super AMT ahorró unagran cantidad de Energía !

0000

10101010

20202020

30303030

40404040

50505050

60606060

70707070

Pérd

idas

de E

lectr

icid

ad

(MW

h/m

es)

Antes Después

45.3

15.8

15.6

3.6

19.2

61.1

Pérdidassin carga

Pérdidaspor carga

　　

Nakajo ahorra

50,000US$/año

Nakajo ahorra

50,000US$/año

NúcleoAmorfo

3-12


HITACHI obtuvo de la UNFCCC la aprobaciónpara la Metodología de Proyecto MDL utilizandoTecnología de Transformador Amorfo

Aprobación No. : AM0067 (Marzo 2008)

Nombre de la Metodología:

“ Metodología para la instalción de transformadores eficientes energéticamente en una red de distribución de electricidad ”

URL:http://http://http://http://cdm.unfccc.int/methodologies/PAmethodologies/approved.htm

lEsta Metodología es aplicable en Mexico

UNFCCC: Convención Marco de las N. U. sobre Cambio Climático

TTTTópicospicospicospicos HITACHI AMT (final)HITACHI AMT (final)HITACHI AMT (final)HITACHI AMT (final)3-13


Muchas Gracias!

Hitachi México, S.A. de C.V.

TEL: 55-5282-9040

e-mail : [email protected]

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