Proyecto de Graduación
Estudio tecno-económico de la instalación de microturbinas en el sistema de agua potable para generación de energía eléctrica en el negrito, Yoro
Autor
Annelys Alexandra Ysaguirre Jerezano
Bessy Regina Ramos Zelaya
Resumen
En Honduras el inicio de la generación de energía eléctrica mediante tecnología hidráulica se dio en el año 1980 con la construcción de la Central Hidroeléctrica Francisco Morazán “El Cajón” con una capacidad instalada de 300 MW, ubicada en el departamento de Cortés, Honduras. El uso de fuentes renovables para generación de energía eléctrica disminuye la importación de combustibles fósiles y los daños causados al medio ambiente. Existen 298 municipios en el país de los cuales 41 se encuentran debajo del 50% del Índice de Cobertura Eléctrica (ICE). Entre ellos el municipio del Negrito situado en la zona noroeste del departamento de Yoro en Honduras. El objetivo de esta investigación es determinar la viabilidad de la instalación de microturbinas en las tuberías del sistema de suministro de agua potable del municipio del Negrito, Yoro para la generación de energía eléctrica, para abastecer la demanda de energía eléctrica con fuentes de energía renovable promoviendo el desarrollo sostenible en la comunidad. Se determinó que el sistema de agua potable cuenta con una velocidad de agua que es normalmente desaprovechada porque es baja, como lo es normalmente en los sistemas de agua potable de zonas rurales. Sin embargo, existen microturbinas que tienen un rango de funcionamiento desde 0,0005 m3/s de caudal mínimo. En este estudio se realizaron dos tipos de análisis. El análisis técnico en el cuál se tomó en consideración los caudales medidos periódicamente de una de las fuentes principales de abastecimiento de la demanda de agua del municipio, llamada Quebrada Santa Elena. En el análisis financiero se determinó la rentabilidad económica del proyecto con las variables de Costo Nivelado de la Electricidad (LCOE por sus siglas en inglés), Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR). Para poder realizar el análisis técnico se calculó la demanda de energía eléctrica de la población del Negrito, Yoro al año 2021, que ayudó a determinar la cantidad de habitantes del municipio que serían beneficiados por el proyecto. Se analizaron dos tipos de microturbinas, las Pelton y Banki-Michell (Crossflow) considerando el caudal promedio y la elevación de la fuente de abastecimiento de agua potable Santa Elena. El diseño del sistema consta de una turbina-generador Pelton de 25 kW marca Forster Hydro Power con un voltaje de salida del generador de 440 V y una vida útil de 25 años. Posteriormente, con los parámetros de diseño definidos se realizaron una
IVserie de cálculos en donde se obtuvieron como resultado el caudal de diseño de la microcentral, rendimiento de la microturbina, simulación de generación de energía eléctrica con la microturbina seleccionada. La instalación de microturbinas en los sistemas de agua potable puede ser una opción para proyectos de generación de energía eléctrica con fuentes renovables, aprovechando sus rangos de funcionamiento. El suministro de energía eléctrica tiene un impacto positivo en el crecimiento económico, la calidad de la educación y la disminución de la pobreza. Se espera que esta investigación sirva como pauta para futuros proyectos hidroeléctricos en zonas rurales, financiadas por Organizaciones No Gubernamentales. In Honduras, the beginning of electric power generation through hydraulic technology occurred in 1980 with the construction of the Hydroelectric Power Plant officially named Central Hidroeléctrica Francisco Morazán or commonly known as°El Cajón" with an installed capacity of 300 MW, located in the department of Cortés, Honduras. The use of renewable sources for electricity generation decreases the import of fossil fuels and the damage caused to the environment. There are 298 municipalities in the country and 41 of them are under 50% of the Electrification Rate. Among them, the municipality of Negrito located in the northwest of the department of Yoro in Honduras. The objective of this research is to determine the feasibility of installing micro-turbines in the pipes of the potable water supply system of the municipality of Negrito, Yoro for the generation of electricity, to supply electricity demand with renewable energy sources by promoting sustainable development in the community. The research determined that the potable water system has a water flow that is normally wasted because it is low, which is usually the case with potable water systems in rural areas. However, there are microturbines that have an operating range from 0,0005 m3/s of minimum flow. Inthis study, two types of analysis were performed. The technical analysis in which the periodically measured flows from one of the main sources of water supply of the municipality, called Quebrada Santa Elena were taken in consideration. In the financial analysis, the economic profitability of the project was determined with the variables of Levelized Cost of Electricity (LCOE), Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). In order to do the technical analysis, the electricity demand of the population of Negrito, Yoro was calculated for the year 2021, which helped determine the number of habitants that would benefit from the project in the municipality. Two types of microturbines were analyzed taking into consideration the average flow rate andthe elevation of the source of potable water Santa Elena., the Pelton and the Banki-Michell (Crossflow). The design of the system consists of a Forster Hydro Power 25 kW Pelton turbinegenerator with a 440 V output voltage from the generator and a lifetimeof 25 years. Subsequently, with the design parameters defined, a series of calculations were made in which the design flow rate of the power plant and performance of the microturbine were obtained as a result, the simulation
VIof power generation for the microturbine selected was executed in this stage. The installation of microturbines in potable water systems can be an option for electricity generation projects with renewable sources, taking advantage of their operating ranges. The supply of electricity has a positive impact on economic growth, the quality of education and the reduction of poverty. The desire is for this research to serve as a guideline for future hydroelectric projects in rural areas, funded by Nongovernmental Organizations.