Gas Licuado en la Generación Cogeneración - Microcogeneración

Transcripción

1 Gas Licuado en la Generación Cogeneración - Microcogeneración La energía eléctrica puede ser generada mediante la utilización de un alternador movido por un motor de combustión interna. El uso del gas propano como combustible en esos grupos electrógenos o motores presenta una serie de ventajas: Alto poder calorífico. Combustión limpia y muy poco contaminante. Mantenimiento de equipos sencillo y económico. Fácil regulación y control de parámetros. Vida prolongada de los equipos. Sencilla intercambiabilidad propano-gas natural. Facilidad de suministro. Una de las características más importantes para el empleo de un gas en un motor de combustión interna es el poder antidetonante de dicho gas. Esto se valora por medio del llamado índice de metano. El propano tiene un bajo índice de metano, lo cual obliga a dimensionar los motores para trabajar con presiones menores que si se utilizara gas natural, ya que una presión alta podría provocar la autodetonación del propano. Por este motivo, para una misma potencia, el rendimiento de un motor alimentado con propano es menor que alimentándolo con gas natural, biogás, etc. Generación eléctrica En aquellas aplicaciones que precisan suministro eléctrico y que no disponen de conexión a la red, o bien en las que es precisa una generación alternativa al suministro desde la red para casos de emergencia, la energía necesaria es producida por un grupo electrógeno, consistente básicamente en un motor estacionario de combustión interna que mueve un alternador. Los grupos electrógenos se equipan con motores alimentados entre otros con Gas Licuado. Pequeña potencia: Cuando la demanda eléctrica es muy pequeña (aproximadamente hasta 10 kva), se suelen usar grupos electrógenos con motores que utilizan gasolina como combustible, pero que se pueden transformar para ser alimentados con gas propano, desde botellas o depósitos, siendo más frecuente el uso del gas envasado. Estos motores son adecuados como generadores de emergencia en industrias, construcción, obras públicas, canteras, agrícola, ganadera, hoteles, hospitales, discotecas, polideportivos, etc. Las ventajas más significativas del uso del propano en estos motores son: Mezcla del propano (gaseoso) con el aire más homogénea que la de la gasolina (líquido) con el aire. Combustión más perfecta, traduciéndose en una ganancia de rendimiento del motor y un menor consumo de calorías por kw. Reducción de los depósitos de carbonilla provocados por combustiones imperfectas. Menor deterioro de los aceites lubricantes, ya que, con gasolina o gasóleo, los componentes minerales de los combustibles atacan al lubricante. Mejor repartición de la carga en los cilindros, mejor regularidad en el par de arranque, y mejor ralentí. Mejor calidad de humos de escape frente a los combustibles líquidos: reducciones del 48-83% en emanaciones de CO inferiores, del 30-58% en inquemados, del 4-18% en CO2, del 10% en NOx menor y, por último, ausencia de componentes ácidos de azufre. Media-alta potencia: Para demandas eléctricas superiores a 10 kva, y sobre todo cuando es precisa una producción eléctrica en régimen continuo, los grupos electrógenos a Gas Licuado que se utilizan deben poseer unas cualidades semejantes a los motores diesel, a partir de los cuales se transforman algunos de los motores a propano. Este tipo de motores está indicado para pequeñas industrias, establecimientos de hostelería, chalets, casas de campo, refugios de montaña, campings, obras públicas, etc. Las características principales de estos grupos electrógenos a propano serán:

2 Robustez. Elevada vida útil para soportar muchas horas de funcionamiento (generalmente continuo). Bajo régimen de giro (1500 r.p.m.). Generación eléctrica y térmica: Cogeneración El término de cogeneración se utiliza para definir aquellos procesos en los que se produce simultáneamente energía eléctrica y energía calorífica a partir de Gas Licuado u otro combustible. La energía eléctrica es producida por el motor al accionar un alternador unido a él, mientras que la generación térmica se produce por aprovechamiento de los calores residuales del motor, tales como el calor extraído de los sistemas de refrigeración o del sistema de escape del motor. De forma específica, cuando se trata de cogeneración con gas propano, el grupo cogenerador se compone de un motor de combustión interna, un generador de energía eléctrica, un equipo de recuperación de la energía térmica procedente de los gases de escape, del agua caliente de refrigeración, etc., y un sistema de evacuación de los humos residuales. El rango de potencia de estos equipos es bastante amplio, adaptándose muy bien a cargas variables mediante la colocación de varios módulos, de los que funcionan en cada momento los necesarios. Además, existen equipos de cogeneración de gas que pueden sustituir a los grupos electrógenos de emergencia y, en general, su instalación no requiere una inversión mayor a un suministro complementario tradicional y, en cambio, el ahorro es considerable respecto a éstos. Por ello, para el sector de servicios, por sus características de demanda variable y gama de potencias, suele convenir la adquisición de estos equipos, especialmente en el caso de que la legislación y el propio interés obliguen a la instalación de grupos electrógenos de emergencia. En esta última circunstancia el interés económico es claro y además la instalación de cogeneración aumenta la fiabilidad del grupo de emergencia. El rendimiento global de estos equipos puede alcanzar medias de entre el 75 y 90%, dependiendo de la calidad y cantidad de la recuperación térmica obtenida: normalmente agua a 80º y 90º. Esta agua caliente es obtenida por el aprovechamiento térmico del agua de refrigeración del motor, del aceite lubricante y por último de los gases de escape que pueden ser evacuados a 90º a la atmósfera sin que se produzcan condensados. Esquema de generación conjunta de electricidad y calor útil a partir de un combustible Motores y turbinas a gas: Existen diversos equipos capaces de generar energía eléctrica que tienen su aplicación en las plantas de cogeneración: turbinas de vapor, turbinas de gas y motores de gas. Las últimas tendencias técnicas, económicas y medioambientales, han motivado que la mayoría de las plantas de cogeneración están basadas en turbinas de gas o en motores de gas. - Turbinas de Gas: Una turbina de gas es una máquina capaz de producir por un lado potencia mecánica y por otro lado aportar una elevada cantidad de calor en forma de gases calientes y con un alto porcentaje en oxígeno, lo cual permite utilizarlos como aire de combustión en un quemador adicional y así elevar el nivel térmico de los gases. El esquema elemental de una turbina de gas

3 El compresor de aire tiene por misión elevar la presión del aire de combustión (una vez filtrado) antes de que entre en la cámara de combustión. Esta compresión puede hacerse en una o varias etapas, y consume buena parte de la potencia producida por la turbina. En la cámara de combustión tiene lugar la combustión a presión del gas junto con el aire. Frecuentemente se necesita un compresor de gas para introducir éste a presión adecuada. Debido a las altas temperaturas que pueden alcanzarse en la combustión y para no reducir demasiado la vida útil de los elementos componentes de la cámara, se trabaja con exceso de aire elevado, con lo que se consigue por un lado reducir la temperatura de la llama y por otro lado refrigerar las partes más calientes de la cámara. La turbina de potencia es donde tiene lugar la conversión de la energía contenida en los gases de combustión (en forma de presión y temperatura elevada) a potencia mecánica (en forma de rotación de un eje, el llamado eje de potencia). Los gases que entran a la turbina de potencia a una temperatura de ºC, salen a unos 500ºC y una presión ligeramente superior a la atmosférica. La velocidad de rotación del eje de potencia suele ser muy superior a la necesaria para el accionamiento de un alternador o de un compresor y suele necesitarse una caja reductora para reducir el número de revoluciones. El generador es el elemento que consume la energía mecánica aportada por la turbina y el que genera la corriente eléctrica. - Motores de Gas: Los motores de gas son los equipos con el rendimiento de conversión de energía térmica a eléctrica más elevado en la actualidad. Sin embargo, el calor residual producido se encuentra distribuido entre distintas corrientes de fluidos a distintas temperaturas, lo cual hace más difícil su recuperación. El esquema básico de un motor a gas para instalaciones de cogeneración es el siguiente: En la cámara de combustión tiene lugar la combustión de gas y aire mezclados. Tienen forma cilíndrica y en su interior existe un pistón móvil que realiza la aspiración del combustible y el aire por un extremo mientras que por el otro extremo cede la energía desprendida en la combustión al eje motor mediante un sistema biela-manivela. Una vez realizada la combustión, el pistón se desplaza para evacuar los productos de combustión. Generalmente se trabaja con un exceso de aire del 15-40% y la presión del gas a la entrada del regulador previo a la cámara es inferior a 2 bar. Esta presión es fácilmente asegurable por las compañías distribuidoras por lo que no suele precisarse compresión del gas. La función del generador es la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Una particularidad de los motores es su relativamente baja velocidad de rotación, lo cual hace posible un ensamblaje directo del eje motor al generador. Aplicaciones: Las principales aplicaciones de la cogeneración con Gas Licuado son: Producción de vapor (saturado o recalentado). Producción de vapor y agua caliente. Generación de agua caliente. Producción de fluido térmico y vapor. Secado. Hornos a elevada temperatura. Turbina de vapor en ciclo combinado. En hospitales, la demanda uniforme de energía térmica y el consumo elevado de energía eléctrica presentan las condiciones idóneas para el empleo de plantas de cogeneración, que además pueden ser utilizadas para la generación de energía eléctrica en casos de emergencia. Los módulos de cogeneración de pequeña potencia son la solución ideal para todos aquellos usuarios que precisen regularmente calor a baja temperatura y con consumos eléctricos bajos. También es una fuente energética idónea para piscinas cubiertas que emplean energía calorífica en forma de agua caliente para las duchas, el vaso de la piscina y el calentamiento del aire ambiental del pabellón y vestuarios; y que también necesitan energía eléctrica para las bombas de depuración, la iluminación, la ventilación, etc. En la recuperación energética en vertederos de residuos sólidos urbanos, el Gas Licuado puede utilizarse como combustible de apoyo en motores de biogás que tengan regulado el porcentaje de metano y CO2 con el que pueden trabajar, lo que permite asegurar el funcionamiento del motor el 100% de las horas, aunque con el propano, debido a su poder autodetonante, es necesario bajar las

4 presiones de funcionamiento, con lo que el motor estaría funcionando al 50%. El biogás o gas de vertedero se genera de modo natural durante la descomposición de los residuos sólidos orgánicos contenidos en la basura. Este biogás, obtenido en los sistemas de desgasificación de los vertederos controlados cuyo contenido en metano está en torno al 50% se utiliza como combustible en los grupos de cogeneración. Microcogeneración Existen edificios y vivienda, locales y zonas rurales que están sujetos a exigentes requerimientos térmicos que además de redundar en un gasto elevado, en muchos casos carecen de acceso de la red eléctrica y de otras fuentes de energía. En estos casos, la Microgeneración se plantea como una solución cada vez más potente. El proceso de Microcogeneración se basa en la instalación de un grupo electrógeno para el suministro de electricidad y de una caldera para producir el calor necesario para calefacción, agua caliente, entre otras. Estos aparatos pueden ser alimentados por Gas Licuado. A continuación se describen algunos procesos de microcogeneración:

5