Las centrales de ciclo combinado a gas natural, clima y medio ambiente

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1 Las centrales de ciclo combinado a gas natural, clima y medio ambiente Manuel Calvo Díaz 12 de Junio de

2 Índice 1. Generación Ciclos Combinados Grupo Gas Natural 2. Principios de Funcionamiento 3. Turbina de gas 4. Emisiones 5. Comparación de tecnologías 6. Sistemas de medición 7. Renovables 8. Otros 2

3 Generación Ciclos Combinados Grupo Gas Natural 3

4 1. Generación Ciclos Combinados Grupo Gas Natural PUERTO RICO 540 MW en operación. MÉJICO: 2200 MW en operación en cinco centrales. ESPAÑA En operación: San Adriá de Besós: 400 MW San Roque: 400 MW Arrúbal (La Rioja): 2 x 400 MW La Plana del Vent (Tarragona): 2 x 400 MW Cartagena (Murcia): 3 x 400 MW En construcción Port de Barcelona: 2 x 400 MW Màlaga: 1 x 400 MW En tramitación: Lantarón (Álava): 2 x 400 MW Arrúbal III: 1 x 400 MW 4

5 1. Generación Ciclos Combinados Grupo Gas Natural Álava (800 MW) Puerto de Barcelona (800 MW) Málaga (400 MW) 5

6 Principio de funcionamiento 6

7 2. Principio de funcionamiento Configuración Monoeje de una CTCC 7

8 2. Principio de funcionamiento Funcionamiento de una CTCC Configuración 2 X 1 8

9 2. Principio de funcionamiento Central de Ciclo Combinado de Málaga Tecnología de Ciclo Combinado Una Central de Ciclo Combinado de gas natural es una planta de producción de energía eléctrica que combina dos procesos o ciclos para obtener el máximo rendimiento: el ciclo de Brayton, en el que los gases de combustión accionan directamente una turbina de gas, y el ciclo Rankine, en el que se aprovecha la energía residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor en una caldera, que accionará a su vez una turbina de vapor. Ambas máquinas (turbina de gas y de vapor) accionan un alternador donde se transforma la energía mecánica en eléctrica. La combinación de estos dos procesos permite que este tipo de Centrales tenga una eficiencia energética muy superior (del orden del 57%) a la de las Centrales Térmicas Convencionales (en torno al 35%). 9

10 2. Principio de funcionamiento Funcionamiento de una CTCC Esquema simplificado. Datos generales Fuel 685 MW 100 % Stack gas 57 MW 8.32 % Exhaust gas 415 MW % Condenser 223 MW % Turbine 540 MW Compressor 270 MW Auxiliaries and losses 5 MW 0.73 % Steam turbine output 130 MW % Gas turbine output 268 MW % Auxiliaries and losses 2 MW 0.30 % h GUD = = 58.1 % h GT = = 39.1 % 3_3_0_0_4 KWU G11 10

11 2. Principio de funcionamiento Funcionamiento de una CTCC Tren de potencia 11

12 2. Principio de funcionamiento Central de Ciclo Combinado de Málaga. Vista 3D 12

13 Turbina de gas 13

14 3. Turbina de gas Combustible: Gas Natural Gasóleo (Dual fuel) Quemadores de bajo NOx (DLN) Inyección de agua en funcionamiento con gasóleo Una o dos cámaras de combustión Compresor de aire: consume aproximadamente la mitad de la potencia generada por la TG Sistema de refrigeración interno Desarrollo de materiales como clave de la evolución (Altas temperaturas) Genera 2/3 del Ciclo Combinado Es la única combustión del proceso de generación 14

15 3. Turbina de gas 15

16 3. Turbina de gas Cámara de combustión Compresor de aire Turbina 24 quemadores 16

17 3. Turbina de gas Funcionamiento de una CTCC. Tren de potencia 17

18 3. Turbina de gas 18

19 3. Turbina de gas 19

20 3. Turbina de gas 20

21 Emisiones 21

22 4. Emisiones EIA. Impacto por emisiones atmosféricas ESTADO PREOPERACIONAL ALTURA DE CHIMENEA CARACTERIZACION DE EMISIONES CONTRIBUCION A NIVELES DE INMISION MODELO DE DISPERSION 22

23 4. Emisiones EIA. Impacto por emisiones atmosféricas Estudio preoperacional Cabinas existentes Se recogen los datos históricos No siempre son representativas del área de estudio Campañas especiales Se realizan campañas especiales con equipos móviles para definir el estado en la zona de estudio. Mediciones NO2 SO2 PM10 Ozono 23

24 4. Emisiones EIA. Impacto por emisiones atmosféricas Caracterización de las emisiones Se derivan del proceso de combustión en la turbina de gas NOx La parte correspondiente a la oxidación del nitrógeno del aire de combustión depende, entre otras cosas, de la configuración de los quemadores. SO2 Depende del contenido en azufre del combustible PARTICULAS CO Depende del contenido de cenizas o impurezas del combustible Depende de las características de los quemadores CO2 Muy inferior a otras tecnologías, ya que los rendimientos son más altos. 24

25 4. Emisiones EIA. Impacto por emisiones atmosféricas Modelos de dispersión Para determinar las distribución de los contaminantes, se utilizan modelos de dispersión, que integran: Datos metereológicos Datos de la fuente de emisión: Geográficos: Altura chimenea Localización Edificios que puedan influir en la dispersión Operativos Temperatura y caudal de gases Emisión y decaimiento de cada contaminante Receptores 25

26 4. Emisiones Turbina de gas. Control de carga El control de la potencia generada se realiza básicamente sobre la turbina de gas, regulando la entrada de combustible y la de aire. Se pretende mantener, en cualquier caso, constante la temperatura de salida de los gases de la turbina de gas, lo que se consigue hasta el 40% de carga de la GT Se debe evitar el enfriamiento del rotor, por lo que se limita el descenso de temperatura. Con todos estos valores, se define un mínimo técnico 26

27 4. Emisiones Turbina de gas. Emisiones Las máquinas están diseñadas para tener su punto óptimo desde todos los puntos de vista a cargas altas. Las operaciones a bajas cargas son, en principio, transitorias, y no el modo de operación de diseño. A bajas cargas, aumenta la concentración de CO A bajas cargas, disminuye el caudal de salida de gases, así como su velocidad. A bajas cargas, disminuye la T de salida de humos (a 95ºC) 27

28 4. Emisiones Turbina de gas. Emisiones. Valores Típicos CARGA > 70% Caudal 600 Nm3/s Temperatura 110ºC NOx SO2 11,6 Partículas Despreciable 28

29 4. Emisiones Turbina de gas. Emisiones 29

30 4. Emisiones Turbina de gas. Emisiones 30

31 Comparación de Tecnologías 31

32 5. Comparación de Tecnologías Centrales de Generación Eléctrica Emisiones de CO 2 kg/mwh Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de ciclo combinado de gas natural en Arrúbal (La Rioja)

33 5. Comparación de Tecnologías Centrales de Generación Eléctrica Emisiones de SO 2 g/mwh Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de ciclo combinado de gas natural en Arrúbal (La Rioja)

34 5. Comparación de Tecnologías Centrales de Generación Eléctrica Emisiones de NOx g/mwh Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de ciclo combinado de gas natural en Arrúbal (La Rioja)

35 5. Comparación de Tecnologías Centrales de Generación Eléctrica Rendimientos de diferentes tipos de centrales de 400 MW Net station efficiency (%) based on ISO ambient conditions and 0.04 bar steam-condensing pressure * Integrated-Gasification CC Power Plants ** Pressurized-Fluidized-Bed-Combustion Power Plants Natural-Gas-Fired CC Power Plants Conventional Coal-Fired Steam Power Plants PFBC ** IGCC * Gas Turbine Power Plants 35 Prognosis Prognosis Turbine inlet temperature ( C) (ISO definition for gas turbines) 35

36 5. Comparación de Tecnologías Emisiones anuales generadas empleando distintas tecnologías (emisiones expresadas en t/año (para NOx y SO2) y kt/año (para CO2)). 36

37 5. Comparación de Tecnologías Emisiones anuales generadas empleando distintas tecnologías (emisiones expresadas en t/año (para NOx y SO2) y kt/año (para CO2)). Carbón (400 MW) Contaminante h/año EMI (t/año) NOx SO CO2 (en unidad 1000 veces en masa) Fuel-oil (400 MW) Contaminante h/año EMI (t/año) NOx SO CO2 (en unidad 1000 veces en masa) CC GN (400 MW) Contaminante h/año EMI (t/año) NOx SO CO2 (en unidad 1000 veces en masa)

38 Sistemas de medición 38

39 6. Sistemas de medición CEMS Sistema de monitorización de emisiones en continuo Toma muestras de los gases de escape, que seca y enfría para enviar a los distintos analizadores La señales serán enviadas al sistema de control y almacenadas. Se miden los parámetros indicados en la correspondiente DIA y/o AAI. 39

40 6. Sistemas de medición CEMS 40

41 6. Sistemas de medición INMISIONES Se diseña la red para conocer la contaminación existente en el área de influencia y la incidencia real de la Central. Se eligen los emplazamientos en función de las características y ubicación de la central. Conectadas con la Red de Vigilancia del área => necesario sistema de adquisición y transmisión de datos Parámetros a medir: SO2 NOx CO O3 PM10 PM2,5 41

42 6. Sistemas de medición INMISIONES 42

43 6. Sistemas de medición. INMISIONES 43

44 Renovables 44

45 7. Renovables Necesitan ser gestionables Debe existir generación de respaldo mediante otras tecnologías La generación por gas natural siempre será la más limpia, y el ciclo combinado la más eficiente. Por tanto, los CC son la mejor manera de desarrollar las renovables 45

46 Otros 46

47 8. Otros GENERACION DISTRIBUIDA GAS NATURAL VEHICULAR COGENERACION 47

48 Muchas gracias 48

49 Esta presentación es propiedad del Grupo Gas Natural. Tanto su contenido temático como diseño gráfico es para uso exclusivo de su personal. Copyright Gas Natural SDG, S.A. 49

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