La guía definitiva para plantas de gas natural licuado (GNL) de pequeña escala
Ayudarle a aprovechar la energía de las oportunidades
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El uso del gas natural va en aumento. Más limpio, económico y abundante que el diésel, el gas natural ofrece a las organizaciones la oportunidad de reducir los costes de operación y las emisiones para satisfacer las necesidades globales cada vez más estrictas.
Sin embargo, las plantas de gas natural licuado (GNL) de gran escala a menudo son demasiado complejas y costosas, están sujetas al capital y requieren varios años de desarrollo antes de que entren en funcionamiento. Y están a menudo situadas lejos del punto de uso, añadiendo el tiempo y el coste del transporte.
Las plantas de GNL de pequeña escala son una poderosa alternativa para este mercado en crecimiento. Sin embargo, el diseño y la configuración de la planta pueden constituir una gran diferencia en la forma de satisfacer los objetivos de una organización.
Un desarrollador se debe preguntar: • ¿Estamos tratando de minimizar la complejidad operativa?
¿O es más importante tener costes operativos bajos?
• ¿Qué tipo de construcción de planta se debe usar? ¿Cuán rápidamente necesitamos estar operativos? ¿Cuál es el ciclo de licuefacción óptimo para nuestras necesidades?
• ¿Cuán importante es la facilidad de uso y la integración para el sistema de control de la planta?
Esta guía muestra algunas consideraciones fundamentales del diseño de una planta de GNL de pequeña escala para asegurar un funcionamiento óptimo y obtener una elevada economía de proyecto.
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Consideración 1: Tipo de construcción de la planta
Las instalaciones de GNL diseñadas con líneas de pequeña escala obtienen una mejor economía debido a la modularidad de las plantas: módulos de proceso contruidos en el entorno de la fábrica y distribuidos en los lugares de construcción. Las ventajas incluyen: • Ahorro de costes debido a la reducción de las
labores especializadas que se requieren en el lugar de construcción, así como la posibilidad de minimizar el uso de equipos pesados en el sitio
• Mejora en la calidad y la seguridad, con la fabricación completa utilizando procedimientos estándar en un entorno de fábrica
• Ejecución más rápida de los proyectos, debido a que el trabajo se realiza en la fábrica y en el campo simultáneamente
Con la adquisición de Salof, líder en la fabricación de plantas criogénicas modulares, GE aporta más de 40 años de experiencia en plantas criogénicas listas para usar y modulares.
Modular vs. Lista para usar Aunque son términos similares en cuanto a las ventajas que ofrecen para los desarrolladores, existen diferencias significativas entre la fabricación modular y la lista para usar.
Fabricación modular Fabricación lista para usar
Los patines modulares se construyen en la fábrica y se transportan al sitio donde se van a instalar. Posteriormente, las estructuras y las tuberías de interconexión se fabrican en el lugar de construcción de la planta para completar la misma.
Con la característica lista para usar, la planta completa se ensambla en la fábrica mediante módulos. Todos los módulos, las tuberías de interconexión y los soportes de cables se prueban mecánicamente para comprobar que encajen y se realiza una prueba integral del sistema de control. Luego, la planta se desarma y se envía al lugar de construcción. En comparación con la construcción modular, las ventajas incluyen:
• Reducción del tiempo de puesta en servicio
• Mejora de la seguridad y la repetitividad, con ensamblado y pruebas mecánicas en un entorno de fábrica
• Entrenamiento sobre el ensamblaje en la fábrica
Independientemente de la construcción modular o lista para usar, las empresas pueden ver mejoras económicas y en la rapidez de ejecución con la construcción de plantas de GNL de pequeña escala.
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Menos eficiencia, mayores costes
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TURA
Consideración 2: Elección del ciclo de licuefacción óptimo
La elección del sitio de licuefacción tendrá un impacto significativo en la eficiencia de la planta, es decir, su costo en kilovatios por galón a elaborar. Existen dos categorías de ciclos de licuefacción:
Refrigerante mixto: Un ciclo de refrigerante mezclado pre-enfriado (PCMR) o refrigerante mezclado de ciclo único (SCMR) utiliza una mezcla personalizada de nitrógeno e hidrocarburos que enfría el gas natural hasta que se condensa. Esto ofrece la mayor eficiencia posible y menores costes operativos.
Ciclo de expansión (EXP): EXP es un proceso de refrigeración de compresión-expansión de ciclo único que utiliza gas auto evaporado o nitrógeno como refrigerante. Sin embargo, debido a que un proceso que utilice un único refrigerante no es capaz de optimizar la potencia del compresor conforme a la curva de enfriamiento del intercambiador de calor principal, puede ser hasta un 40% menos eficiente y generar gastos operativos mayores.
GE ofrece ciclos de expansión y de refrigerante mixtos, y las ventajas de un partner experimentado en la licuefacción y el procesamiento de gases. Juntos, trabajamos con los clientes para diseñar un proceso óptimo que permita alcanzar sus objetivos de proyecto.
Vea abajo un ejemplo de la pérdida de eficiencia.
GNL en Acción: El impacto de la licuefacción en la economía de proyecto
50
-50
Ciclo de refrigerante mezclado pre-enfriado Ciclo de expansión de nitrógeno
-150
Compuesto caliente Compuesto frío
-250
-300 0
-
Eficiencia mayor, costo operativo menor
Potencia específica
Coste de la electricidad
Coste energético total anual
Las potencias específicas anteriores tienen solo propósitos ilustrativos. La potencia específica real para un tren de licuefacción dado cambiará según varios factores. Consideremos una producción de 300.000 galones/día durante 350 días al año con coste de electricidad de $0,08/KWh.
Factores adicionales que los desarrolladores deben comprender: • Ubicación y condiciones
del sitio • Requisitos de permisos • Condiciones del gas
• Requisito de pureza del GNL
• Almacenamiento (presurizado vs. presión atmosférica)
• Disponibilidad de refrigerantes
• Disponibilidad de los servicios públicos
• Filosofía operativa • Requisitos de producción
1,1 kWh/gal
$0,09/gal
$9,18MM
0,80 kWh/gal
$0,06/gal
$6,71MM
TEM
PERA
TURA
20 40 60 -250 0 5 15 25 35
FLUJO DE CALOR (MMBTU/HR) FLUJO DE CALOR (MMBTU/HR)
Una pérdida de eficiencia del 37%
puede significar un aumento de $2,47MM en el coste energético anualmente.
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Consideración 3: Evitar errores con sistemas de control
Los sistemas de control son los cerebros de las plantas de GNL de pequeña escala. Al proporcionar visibilidad de las operaciones, facultan a los operadores para identificar rápidamente las desviaciones de los parámetros de procesos y equipos, resolver los problemas de forma proactiva y evitar errores que pudieran afectar la eficiencia y el rendimiento de la planta.
Sin embargo, con las plantas compuestas por equipos de una multitud de fabricantes diferentes, cada una con su propio sistema de control, la integración de estas máquinas en un solo sistema puede ser un reto. A menudo, los proveedores de equipos de plantas y las empresas de ingeniería logran esto utilizando proveedores externos que no tienen experiencia con la operación de la planta y los equipos involucrados. El sistema de control resultante es, como mucho, una solución aproximada, que es más vulnerable a los errores de programación y comunicación que pueden interrumpir las operaciones y dar lugar a costoso tiempo de inactividad.
El enfoque holístico de GE de los controles donde un sistema gestiona los equipos principales, puede marcar diferencias, simplificando las operaciones y garantizando la funcionalidad primaria. Un sistema totalmente integrado ofrece una visibilidad general de las condiciones del proceso, de los parámetros operativos y de los registros históricos, aportando a los operadores la información que necesitan para optimizar el rendimiento de toda la planta.
Otros factores a considerar al elegir un sistema de control:
• Facilidad de uso-una interfaz bien diseñada e intuitiva ahorra tiempo y esfuerzo, por lo que la formación y el uso continuo son más fáciles
• Accesibilidad-los paneles de control deben ser de fácil acceso
• Acceso remoto-la capacidad de solucionar problemas y trabajar con partners tecnológicos de forma remota, desde cualquier lugar y en cualquier momento
El comprobado sistema de control de GE se ejecuta en una sola plataforma de software, lo que ofrece simplicidad y visibilidad completa para garantizar operaciones más eficientes y un rendimiento óptimo.
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(mm) TPA
(k) gal/día (k) Nm3/día
de gas
Tome el camino correcto hacia la generación de energía a partir de GNL
con GE
Con la velocidad, la simplicidad, la experiencia y los conocimientos que sólo GE puede proporcionar, ayudamos a los desarrolladores de plantas de GNL de pequeña escala a utilizar desde ya soluciones modulares o listas para usar que aporten la mejor economía para sus necesidades.
Desde la elección del ciclo de licuefacción adecuado hasta la reducción de los costes de instalación para configurar el sistema de control óptimo, trabajamos con nuestros clientes para diseñar y fabricar una solución de planta modular, permitiéndoles aumentar la producción rápidamente conforme al tamaño y la escala necesarios para el mercado y su negocio.
¿Por qué GE? El poder de GE
• Tecnología, recursos y experiencia sin iguales • Inquebrantable compromiso para el éxito de sus partners • Investigación y desarrollo continuos en la rama del GNL, con el
respaldo de los Centros Globales de Excelencia de GE
Partner veloz • Orientación a través de la puesta en marcha, la instalación y más
allá • Análisis, resolución de problemas y consulta de expertos • Optimización de activos y operaciones para obtener mayor
rentabilidad
Experiencia comprobada • Más de 130 plantas criogénicas de pequeña escala en
funcionamiento, con una variedad de diferentes soluciones de licuefacción
• 17 trenes de GNL de pequeña escala en producción • 40 años de experiencia en el diseño y la creación de procesos
criogénicos
Cuando un cliente conecta su planta de GNL GE con soluciones de potencia distribuida de GE, caracterizadas por nuestras turbinas de gas autoderivadas, los motores de gas Jenbacher y los motores de gas Waukesha (120 KW-100 MW), el resultado es un gasoducto virtual que genera potencia fiable y sostenible, cuando y donde se necesite.
Diversas ofertas de capacidades de trenes de GNL de pequeña escala:
LNG25 LNG50 LNG100 LNG300 LNG450
LNG600
LNG1200
0,01 0,03 0,05 0,16 0,25 0,33 0,65
25 50 100 300 450 600 1.200
59 117 234 702 1.053 1.410 2.778
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Llevar la experiencia en GNL de gran escala de GE al GNL de pequeña escala
En 1989, el accionador de turbina de gas Frame 5 de GE sobrepasó 2 MT/año. En las décadas posteriores, nuestras soluciones han jugado un papel fundamental en el desarrollo de todas las plantas de GNL de gran escala más importantes del mundo, contribuyendo desde el punto de vista energético, de eficiencia y fiabilidad con empresas y países de todo el mundo.
Hoy, GE continúa siendo un líder en la producción de GNL, tanto en escala grande y pequeña. Junto con nuestros partners, ayudamos a generar el 70% de gas natural licuado del mundo, más de 181 MT/año.
Plantas de GNL de pequeña escala de GE
Año Ubicación Ciclo (mm) SCFD (k) gal/día (mm) TPA Nm3/día de gas
En fu
ncio
nam
ient
o
2004 China EXP C1 5,6 69 0,04 150.000
2005 Australia PCMR 10,0 124 0,07 268.300
2009 China SCMR 11,2 139 0,08 300.000
2010 China PCMR 1,9 23 0,013 50.000
2010 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2010 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2010 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2010 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2010 China PCMR 19,0 231 0,13 500.000
2011 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2011 China PCMR 3,8 46 0,026 100.000
2012 China SCMR 38,0 462 0,26 1.000.000
En d
esar
rollo
2011 Canadá SCMR 36.5 450 0.25 973,665
2013 U.S. SCMR 365.0 4,500 2.50 9,736,650
2013 EE.UU. PCMR 24.3 300 0.17 694,100
2013 Rusia EXP N2 8.1 100 0.06 213,696
2014 Nigeria SCMR 73.0 900 0.50 1,947,330
2014 Canadá EXP N2 8.1 100 0.06 216,370
2014 China SCMR 11.2 139 0.08 300,000
2014 China SCMR 37.5 462 0.26 1,000,000
8 GNL de pequeña escala GE
Imagination at work
GE Oil & Gas 4425 Westway Park Blvd. Houston, TX 77041 www.geoilandgas.com/smallscalelng
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