Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Techno-economic feasibility of green hydrogen in different sectors of the mexican industry(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-12-07) Romero Vázquez, Darío; Llamas Terrés, Armando Rafael; puemcuervo; Montesinos Castellanos, Alejandro; School of Engineering and Science; Campus Monterrey; Probst Oleszewski, Oliver MatthiasHydrogen produced from carbon free sources, or green hydrogen, has been identified as an important tool for the decarbonization of various industries. The aim of this study is, first, to understand the different methods of hydrogen production as well as its conventional and non-conventional uses. Then, the allowable costs of hydrogen for various industries in Mexico were determined. The allowable cost was defined as the cost at which using the green hydrogen process was equal to the cost of the conventional process for each industry. A model for calculating the levelized cost of hydrogen (LCOH) as a function of operating hours was proposed and combined with the information of the allowable costs estimated in order to evaluate if, after a certain number of operating hours, hydrogen could be produced given current techno-economic conditions in Mexico at a price equal or below its allowable cost. Alkaline electrolyzers producing hydrogen for more than 4,500 operating hours per year with electricity prices of 20 USD/MWh could reach the allowable cost for ammonia, refining and methanol industries at 2.2 USD/kgH2. Hydrogen as fuel for fuel cell vehicles can be produced below its allowable cost and be competitive against gasoline combustion engines, however hydrogen fuel cell vehicles are several times more expensive than conventional ICE cars and the cost of the fuel is not enough to compensate for the higher cost of the vehicles. Additionally, a multi-MW project for the exportation of green hydrogen produced from solar PV electricity in the state of Sonora, Mexico to California, U.S and Salina Cruz, Oaxaca was proposed in order to investigate the full supply chain of hydrogen under country-specific conditions. Several cases were studied and the levelized cost of each pathway was calculated. The model compares alkaline and PEM electrolysis, levelized costs of electricity and PPA costs estimations given the regulated tariffs of the National Electric System, and liquid hydrogen and ammonia as hydrogen carriers for transport. It was found that the least expensive pathways for hydrogen exportation was by ship using ammonia as an hydrogen carrier and produced from alkaline electrolyzers powered by on-site solar PV electricity at a final cost of 5.33 and 5.43 USD/kgH2 to California and Salina Cruz, respectively. Finally, it was evaluated if using curtailed electricity from renewable sources at a cost of 10 USD/MWh could improve the economics of such project. It was found that for every 5% of total energy consumption coming from curtailed electricity, the final cost of hydrogen only decreased by around 1%. In the future, costs reduction of electrolyzers and improved capacities of ships will be crucial for the reduction of final costs of green hydrogen.
- High-Efficiency micro-CCHP unit and a smart microgrid: technical and economic feasibility for Tecnológico de Monterrey(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021) Gutiérrez Campos, Victor Humberto; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; puelquio, emipsanchez; Rodríguez Treviño, Daniel; Camargo Reyes, Luis Enrique; School of Engineering and Sciences; Campus MonterreyAfter the Mexican Energy Reform was approved in December 2013 and enacted in August 2014, the Wholesale Electricity Market (Mercado Eléctrico Mayorista) favored a market configuration where competition for private and public generators and suppliers, to reduce overall energy costs and increase private investment in Mexico. Nonetheless, since Transmission and Distribution infrastructure remained under CFE’s jurisdiction, there has been a lack of projects to build, or renovate new and current power lines, to seemingly hinder private generation and supply. Tecnológico de Monterrey’s main campus, located in Monterrey, Nuevo Leon, is expected to grow around three times its size within the next 30-40 years, which generates many questions about the available power in the current local transmission and distribution lines. Therefore, the addition of a micro-CCHP (Combined Cooling, Heat, and Power) unit in the new housing building “Residencias ABC” to supply the building’s electrical demand, and part of its cooling demand. Additionally, by replacing the existing equipment of the current underground microgrid, it is possible to develop a Smart Microgrid (SMG) to optimize distributed energy generation, and grid and loads energy consumption. The surplus energy generated by the engine would supply the Campus’s electric demand through the SMG previously mentioned. The system should analyze historical data to generate demand forecasts due to weather conditions, occupation forecasts, and user inputs. The feasibility of combining a micro-CCHP unit and an SMG will be demonstrated through energy analysis and a business model considering the equipment investment, and the current Campus’s operating cost for energy, water, and natural gas
- Desarrollo de oportunidades de ahorro por concepto de energía eléctrica en planta de manufactura(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-11-20) Gámez Peña, Leonardo; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; emipsanchez; Camargo Reyes, Luis Enrique; Guzmán Ávila, Mauricio; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus MonterreyEl gasto realizado por concepto de suministro de energía eléctrica se encuentra dentro de los costos operativos con mayor peso para una empresa, especialmente en aquellas empresas cuyos procesos incurren en una alta demanda de este vital recurso. Este rubro se ha visto afectado de manera evidente en el estado actual de la industria eléctrica en Mexico, en la cual, lejos de presentar reducción en costos y tarifas, como sucede en otros países cuyas economías están a la par, se han presentado incrementos importantes, los cuales obligan a los usuarios del sistema eléctrico a tomar medidas con las cuales se reduzca el impacto ocasionado. El presente documento aborda este tema, buscando encontrar oportunidades de ahorros por el concepto de facturación de suministro de electricidad para una empresa de manufactura localizada en Santa Catarina, Nuevo León. Para llevar a cabo esto, se realizó primeramente un análisis histórico del consumo de energía en los últimos cuatro años, adicional a un diagnóstico de calidad de energía de la planta. Derivado de esto se seleccionaron cuatro oportunidades de ahorro, desarrollando así su justificación técnica y económica en búsqueda de su implementación, basado en el beneficio financiero potencial para la empresa. Se determino su viabilidad económica para la misma y se estimó el beneficio económico de dos de las opciones que fueron implementadas.
- Modelación del Sistema Eléctrico Nacional para la Predicción del Precio Marginal Local(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-06-15) Rojas López, Sosmar Eduardo; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; ilquio, emipsanchez; Ibara Yúnez, Alejandro; Astudillo López, Jonathan; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus MonterreyMéxico ha pasado por un proceso de liberalización y desregulación del sector eléctrico. Esto se logró mediante la Reforma Energética, en la cual mediante una legislación en el 2014 se establece la Ley de Industria Eléctrica (LIE), lo que trajo consigo la creación del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM). En el se comercializan diferentes productos asociados, además de la electricidad, lo que permitió cambiar las reglas del juego. Es decir, se pasó de una estructura casi monopólica a una más competitiva,donde ahora existen más ofertantes para cubrir la demanda de energía. Esto resulta interesante, debido a que existen una serie de factores que tienen un impacto en el precio de la electricidad. En el caso de México, en el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), se realiza una metodología basada en Precios Marginales Locales(PML) para calcular el precio de la electricidad. Dado que el PML es el conjunto delas componentes marginales de energía, congestión y pérdidas, se obtiene información sobre la situación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Analizar el comportamiento del PML tiene un impacto relevante en la toma de decisiones tanto para los participan-tes del mercado como el operador del mercado, en el corto, mediano y largo plazo, lo que significa que se puede identificar dónde se tienen que realizar las inversiones para el desarrollo de proyectos energéticos. Por lo anterior, que en este trabajo se realiza la modelación y simulación del SEN con base a sus regiones de transmisión, la información del área pública y sitio para participante del mercado del CENACE. Los procesos de modelación y simulación se realizaron con el software PLEXOS de Energy Exemplar validándolo con base a un comparativo de los PML históricos.
- Modelado del sistema eléctrico nacional y proyección del precio marginal local(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey) Ibarra Díaz, Andrés Salvador; IBARRA DIAZ, ANDRES SALVADOR; 809311; Llamas Terrés, Armando Rafael; emipsanchez; Ibarra Yúnez, Alejandro; Astudillo López, Jonathan; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus MonterreyDesde su fundación en 1937, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) fue responsable del servicio de energía eléctrica en México. Esta organización se encargaba de generar, transportar, distribuir y comercializar la electricidad. La regulación energética entonces era Ley de Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE). Sin embargo, sufre una modificación en 1993 como una necesidad del sector industrial. Surgen entonces algunos permisos especiales como lo fueron los productores independientes de energía, el autoabastecimiento, la pequeña producción, entre otros. En 2014 se legisla la Reforma Energética, y aparece la Ley de Industria Eléctrica (LIE). La disminución de los precios de la electricidad y la introducción de la competencia fueron motivos que justificaron estos cambios regulatorios. Se crea el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM), un mercado donde se comercializa electricidad y productos asociados. Se desagregó el Centro de Control de la CFE y se convierte en el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), el cual se desempeña como operador independiente del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). En el MEM se utiliza la metodología del Precio Marginal Local (PML) para calcular el precio de la electricidad, el cual considera componentes marginales de energía, congestión y pérdidas. La descomposición del PML en sus componentes permite identificar señales de inversión que pueden ser utilizadas para la toma de decisiones de los participantes del mercado. La comprensión del comportamiento del PML es especialmente importante para la inversión, ya que ayuda a identificar dónde es necesario aumentar generación eléctrica. En el presente trabajo se realiza un modelo del SEN utilizando las regiones de transmisión y los corredores de transmisión. Este modelo fue construido a través del software PLEXOS de la compañía Energy Exemplar y con la base de datos del sector eléctrico disponible para los participantes del mercado. Como información adicional, se utilizaron las cantidades asignadas de generación, así como la demanda reportada por el CENACE. A manera de validación del modelo, se replicaron los PML reportados desde el inicio de la operación del mercado y como resultado final, se realizaron proyecciones del PML para diferentes escenarios.