Optimización termoeconómica de plantas integradas de gasificación y ciclo combinado

Résumé

Las plantas integradas de gasificación y ciclo combinado (IGCC) generan energía eléctrica de un modo limpio y eficiente a partir de una materia prima de bajo coste. La materia prima utilizada en esta investigación es residuo de la unidad viscoreductora procedente de una refinería. Esta tesis desarrolla primeramente análisis exergéticos de diferentes esquemas de planta IGCC, así como un estudio de los parámetros identificados como significativos, para finalizar con la selección del esquema idóneo. Para dicho esquema se realiza un posterior análisis económico y termoeconómico. El análisis termoeconómico indica que debido al bajo coste de la materia prima, el coste asociado a la exergía destruida en las unidades de la planta no es tan grande como en otros casos en los que la materia prima tiene un coste mayor, véase carbón o gas natural. Esto motiva que se puedan lograr ahorros del coste de generación de energía eléctrica reduciendo la inversión de capital global de la planta, aunque esto repercuta negativamente en la eficiencia termodinámica del sistema. Además, debido a la elevada inversión requerida en este tipo de plantas, es condición necesaria para la viabilidad de la misma el que ésta opere en base. La conclusión inmediata es construir entonces la planta más sencilla y fiable posible, para luego mejorar la eficiencia sólo en las unidades que se identifiquen como más prometedoras, que han resultado ser la turbina de gas y la caldera de recuperación de calor. La optimización termoeconómica realizada conduce a un óptimo termodinámico global que produce en la planta IGCC un 14 % más de energía eléctrica sobre el caso base, con una eficiencia neta 1,4 puntos porcentuales mayor. Además, los resultados del análisis económico y termoeconómico confirman que se ha logrado un aumento de eficiencia y una reducción del coste de generación de la energía eléctrica. La tecnología IGCC está muy