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Tecnología híbrida
Tecnología híbrida de turbinas de gas de células de combustible y sus aplicaciones en climatización
FCGT es
un excelente candidato para las instalaciones de Generación Distribuida
(DG), y la DG es considerada cada vez más como la mejor opción para
obtener electricidad porque mejora la fiabilidad, reduce las pérdidas de
transmisión, disminuye los costes asociados con la distribución, y
proporciona una gran oportunidad para capturar calor para aplicaciones
de cogeneración en ciclo combinado.
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En este
artículo analizamos el potencial de utilizar el calor recuperado de un
FCGT hybrid para suministrar energía térmica para aplicaciones de
calefacción, ventilación y aire acondicionado en edificios comerciales.
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Aunque
el papel principal de la tecnología FCGT hybrid es obtener electricidad,
capturando y usando el calor residual podemos mejorar la eficiencia
total de estos sistemas en DG. El calor residual de estos sistemas es de
bajo grado (low-grade heat o LGH). Capturando este LGH y usando la
energía que contiene obtendremos ventajas sobre un recurso que de otra
forma se perdería. El calor recuperado puede usarse para reemplazar
otras fuentes de energía tales como gas natural o electricidad.
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Las
instalaciones de células de combustible (fuel cell o FC) se utilizan
cada vez más para proporcionar energía en edificios, y los ingenieros
con experiencia en estos sistemas vienen demandando la aplicación de la
tecnología de absorción para recuperar el calor, ya que la tecnología de
absorción puede producir agua fría. Los edificios comerciales tales
como los de oficinas tienen gran demanda de frío para aplicaciones de
climatización.
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Uso de la tecnología de absorción
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Aunque
el ciclo de refrigeración de absorción es generalmente menos eficiente
que el ciclo de refrigeración de compresión, su potencial es grande si
disponemos de fuentes de LGH sin coste o con coste reducido. El equipo
de absorción es también más silencioso, debido a que tiene pocas partes
móviles; y tampoco usa CFCs o HCFCs. Los avances en la tecnología de
absorción continúan mejorando la eficiencia y reduciendo los costes, lo
cual hace que esta tecnología sea cada vez más atractiva respecto a los
sistemas de producción de frío convencionales. La tecnología FCGT
hybrid, sin embargo, es inherentemente más eficiente que la célula de
combustible convencional, porque el sistema está optimizado para
maximizar la producción de electricidad. Esto reduce la cantidad de
energía térmica disponible en el calor residual para aplicaciones de
cogeneración. No obstante, los cálculos llevados a cabo con calor
residual de FCGT hybrid indican que el sistema puede todavía contener
bastante energía como para proporcionar la energía que necesitan las
aplicaciones de climatización para edificios comerciales.
La cantidad de vapor que puede generarse en una caldera de recuperación
de calor de un sistema híbrido FCGT fue calculada por National Energy
Technology Center (NETL) y las estimaciones son las siguientes:
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Veamos los resultados obtenidos en este ejemplo para un sistema de dos etapas:
- 42 MW a 1 atm de presión y 157 ºF se obtienen 370.000 lb/h.
- 15,9 MW a 1 atm y 442 ºF se obtienen 166.000 lb/h.
- 4,1 MW a 1 atm y 335 ºF se obtienen 54.000 lb/h.
- 399 kW a 1 atm y 444 ºF se obtiene 3.890 lb/h.
Con las 166.000 BTU/h se calculó una capacidad de enfriamiento máxima para el sistema de 311 tons.
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El sistema de caldera de recuperación de calor propuesto contiene un
gran conducto al que se desplaza el calor residual sobre un banco de
tubos de vapor. La superficie de intercambio de calor estimada fue de
6.000 ft2 suministrando vapor a 115 psig a una enfriadora de dos etapas.
El factor limitante, sin embargo, no es necesariamente el tamaño y los
costes del recuperador de calor, sino el hecho de que el calor residual
se obtiene a la temperatura ambiente. Esto supone que no tienen
capacidad para superar la caída de presión para través de la caldera y
proporcionar la suficiente velocidad como para promover una buena
transferencia térmica.
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