Beneficios de la incorporación del ciclo Higroscópico en una central energética

Abstract

RESUMEN: Actualmente, la energía es el pilar en el cual se sustenta el desarrollo de nuestra sociedad, por tanto, hacer un uso responsable de los recursos energéticos es un tema de vital importancia, dándole cada año que pasa, mayor visibilidad y peso. Esto se explica por el aumento exponencial del consumo de energía en los últimos años, derivado del crecimiento económico e industrial. Esto ha llevado a invertir intensamente para dar soluciones viables y alternativas, tanto en nuevas fuentes de energía como aumentando la eficiencia de tecnologías más antiguas. Soluciones que buscan no solo mejorar la capacidad energética de las naciones sino también paliar los efectos nocivos en el medio ambiente. Según diversos estudios, en un futuro, gran parte de la generación energética provendrá de las energías renovables en especial de la transformación de la energía solar. Sin embargo, el uso de este tipo de energías aun depende de su disponibilidad y estacionalidad, estas carencias han derivado en la solución de combinar estas energías más modernas con otras más antiguas. Entre las antiguas tecnologías, nos encontramos las plantas térmicas y nucleares, las cuales, tienen en común el uso del ciclo Rankine. En los últimos años el rendimiento del ciclo ha sido mejorado notablemente con diversos cambios, sin embargo, en este proyecto se propone aportar una novedosa mejora, se trata del ciclo Higroscópico el cual mejora las condiciones de refrigeración del ciclo Rankine tradicionales, aportando numerosos beneficios, como por ejemplo una mejora en su rendimiento. El agua se ha convertido en un bien más caro y escaso, esa falta de disponibilidad de agua está provocando un cuello de botella en los ciclos Rankine actuales, el cual es borrado por esta nueva tecnología al eliminar la necesidad de agua de refrigeración de los ciclos tradicionales. Tras el estudio del ciclo Higroscópico llevado a cabo, podemos destacar los numerosos beneficios, tanto operativos como medioambientales, que nos ofrece esta tecnología frente al ciclo Rankine, que utiliza los sistemas de refrigeración tradicional (captación directa, torres de refrigeración y aerocondensadores), siendo los más importantes, la eliminación del uso del agua de refrigeración o en el caso de refrigeración por aerocondensadores, la reducción de los costes por autoconsumo y un aumento del rendimiento eléctrico del ciclo y de la eficiencia neta de la planta. En lo referente al caso práctico llevado a cabo, concluimos que con la tecnología HTC podemos obtener una temperatura de condensación menor, lo que nos permite reducir la presión a la salida de la turbina consiguiendo un aumento en el trabajo de la misma, con ese aumento de trabajo conseguimos un aumento del rendimiento del ciclo del 2.26 % y por tanto un aumento en la producción energética que se traduce en una subida del 6% del beneficio anual de la planta y con una amortización de la inversión en menos de 3 años. Esto hace que el ciclo Higroscópico se esté convirtiendo en una tecnología a tener en cuenta, tanto para mejorar el rendimiento de las plantas energéticas que actualmente utilizan ciclos Rankine, como para su inclusión en nuevos proyectos.

ABSTRACT: Currently, energy is the pillar on which the development of our society is based, therefore, making a responsible use of energy resources is a matter of vital importance, giving it more visibility and weight each year that passes. This is explained by the exponential increase in energy consumption in recent years, derived from economic and industrial growth. This has led to intensive investment to provide viable and alternative solutions, both in new energy sources and increasing the efficiency of older technologies. Solutions that seek not only to improve the energy capacity of nations but also to alleviate the harmful effects on the environment. According to various studies, in the future, a large part of the energy generation will come from renewable energies, especially from the transformation of solar energy. However, the use of this type of energy still depends on its availability and seasonality, these deficiencies have led to the solution of combining these more modern energies with older ones. Among the old technologies, we find thermal and nuclear plants, which have in common the use of the Rankine cycle. In recent years the performance of the cycle has been significantly improved with various changes. However, in this project it is proposed to provide a novel improvement, the Hygroscopic cycle, which improves the cooling conditions of the traditional Rankine cycle, providing numerous benefits, such as an improvement in its performance. Water has become a more expensive and scarce good. This lack of water availability is causing a bottleneck in current Rankine cycles, which is erased by this new technology through the elimination of the need for cooling water from the traditional cycles. After carrying out the study of the Hygroscopic cycle, we can highlight the numerous benefits, both operational and environmental, that this technology offers us compared to the Rankine cycle, which uses traditional refrigeration systems (direct capture, cooling towers and aero condensers), being the most important due to the elimination of the need of cooling water or in the case of cooling by aero condensers, the reduction of costs for self-consumption and an increase in the electrical performance of the cycle and the net efficiency of the plant. Regarding the practical case carried out, we conclude that with the HTC technology we can obtain a lower condensation temperature, which allows us to reduce the pressure at the outlet of the turbine, achieving an increase in the work of the same, with that increase of work, we achieve an increase in the cycle performance of 2.26% and therefore an increase in energy production which translates into a 6% increase in the annual profit of the plant with a return on investment in less than 3 years. This means that the Hygroscopic cycle is becoming a technology to consider, both to improve the performance of power plants which currently use Rankine cycles as well as for their inclusion in new projects.