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Rendimiento ciclo combinado


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Paulino Cuevas

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Lo primero un saludo para todos.Estoy de nuevo por aqui,caminando de puntillas por si acaso.El tema que quiero sacar a debate "moderado",es el bajo rendimiento de las centrales térmicas,en sus ciclos con turbina de gas (con regeneración),ciclos combinados (turbina de gas -turbina de vapor)y por ultimo las centrales que queman carbones de distintas clases, o fuel-oil.Si una central térmica de carbon como combustible,con una potencia de 600.000 KW/h.quema aproximadamente 210Tn/h,para turbinar 1700Tn/h de vapor a una presión de 160 bar y recalentado hasta los 560ºC,expulsa en los condensadores una cantidad de energia equivalente a unas 130Tn de carbón (hulla) por lo tanto en numeros redondos solo 75Tn, se convierten en trabajo.Si todas las centrales en funcionamiento tienen este rendimiento,¿no es mayor burrada esto que la del Mulhacen?

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jprebo

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Solo una cosa, rentabilidad economica.









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Paulino Cuevas

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Quote by jprebo: Solo una cosa, rentabilidad economica.


Lo siento, jprebo,no te comprendo.

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EdgarMex

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Saludos Paulino...

Comento solo para aportar datos que he obtenido acerca de la generación eléctrica en México.

Una planta de Fuel-oil o combustoleo de 150 MW consume 1 millón de litros de combustible al día.

Una termoeléctrica tiene un régimen térmico de...

3,000 Kcal por cada Kwh (calorías necesarias para producir un Kwh)


Una de ciclo combinado tiene un régimen térmico de...

2,200 Kcal por cada Kwh


Saludos




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Paulino Cuevas

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Quote by EdgarMex: Saludos Paulino...

Comento solo para aportar datos que he obtenido acerca de la generación eléctrica en México.

Una planta de Fuel-oil o combustoleo de 150 MW consume 1 millón de litros de combustible al día.

Una termoeléctrica tiene un régimen térmico de...

3,000 Kcal por cada Kwh (calorías necesarias para producir un Kwh)


Una de ciclo combinado tiene un régimen térmico de...

2,200 Kcal por cada Kwh


Saludos


Hola,Edgar,efectivamente ninguno supera el 40%.En España los ciclos combinados parece que rondan el 50%,pero esto en la practica quizas sea algo menos.Parece que sea inevitable este despilfarro de energia.

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jprebo

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El rendimiento del Mulhacen, seria del orden del 8% en el mejor de los casos, lo que quise decir con rentavilidad economica es que con ese rendimiento y las macroinfraestructuras que proponias ¿cuando se vá a amortizar?, aunque los ciclos combinados, usen energías fósiles, estas aún son economicas, y cuando no lo sean, ¿Cuanto costará crear la macroinfraestructura que proponias y a cuantos años para el retorno economico?

Un ciclo combinado se amortiza muchisimo antes que el proyecto Mulhacen aún teniendo que pagar el combustible y eso suponiendo que funcionase y con un rendimiento del 8%.

Un saludo









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escéptico

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Como aproximación gruesa, puedes tomar lo siguiente:

El rendimiento termodinámico está entre el 30 y el 35%.

En los ciclos combinados, del 65-70% de energía térmica, vuelves a aprovechar entre el 30 y el 35%.

Esto es, el resultado está, aprox entre:

0.3 + 0.7*0.3 = 0.51 --> 51%
0.35 + 0.65*0.35 = 0.578 --> 58%


En el caso del carbón, es más difícil (=más caro) reaprovechar parte del 70% de energía térmica residual de una central de carbón, que de en una central de gas, en la que primero mueves una turbina de gas, y con el calor resultante, una de vapor.

Desconozco el coste energético de gasificar carbón, pero es posible que sea más rentable gasificar carbón - quemar gas, que aumentar la eficiencia de la central de carbón.

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PPP

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Otro pequeño dato de los responsables de una operadora española que maneja bastantes centrales de ciclo combinado, ofrecido hace tres meses a Crisis Energética. Las centrales de ciclo combinado son aparentemente más frágiles y complejas (costosas, incluído el gasto energético) de mantener y el porcentaje de averías a veces les daña considerablemente más que las convencionales. Están revisando los costes iniciales de operación. Si se mete este concepto en el gasto energético (el del mayor gasto energético, debido a la mayor complejidad de las estructuras combinadas que con las simples), esa mejora de rendimiento tiende a disminuir y a acercarse a los sistemas previos, de menor rendimiento, pero de menor complejidad.

Algo similar sucede con los sistemas solares fotovoltaicos fijos, respecto de los uqe funcionan con seguidores a dos ejes. La ventaja obtenida en una generación superior en un 20-25% de los móviles a los fijos, se minimiza bastante con los costes superiores en materiales, en cimientos y los desde luego costes superiores en mantenimiento de los sistemas.

Los incrementos de la complejidad técnica se pagan. A veces compensan económicamente (p.e. si existe un régimen de subsidios), pero pueden no compensar energéticamente.

Saludos

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Paulino Cuevas

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Quote by jprebo:
El rendimiento del Mulhacen, seria del orden del 8% en el mejor de los casos, lo que quise decir con rentavilidad economica es que con ese rendimiento y las macroinfraestructuras que proponias ¿cuando se vá a amortizar?, aunque los ciclos combinados, usen energías fósiles, estas aún son economicas, y cuando no lo sean, ¿Cuanto costará crear la macroinfraestructura que proponias y a cuantos años para el retorno economico?

Un ciclo combinado se amortiza muchisimo antes que el proyecto Mulhacen aún teniendo que pagar el combustible y eso suponiendo que funcionase y con un rendimiento del 8%.

Un saludo


Entiendo perfectamente lo que me quieres dar a entender,Jprebo.Hacer un calculo de costes sobre el tema del Mulhacen,seria como para perderse en mitad del oceano.Tendremos que empezar a realizar calculos sobre este tipo de obras,mucho antes de lo que te puedes imaginar.El segundo principio de la termodinámica,no el de la jodida y cabrona termodinámica,sino simplemente el de la termodinamica, sin mas,nos impone,no solo el no poder ganar ,sino que ademas, nos impide empatar.Pero habra que seguir luchando,no para vencer las leyes universales, sino mas bien para encontrar un punto por donde colarse sin que se enteren.
Saludos.

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Paulino Cuevas

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Quote by PPP: Otro pequeño dato de los responsables de una operadora española que maneja bastantes centrales de ciclo combinado, ofrecido hace tres meses a Crisis Energética. Las centrales de ciclo combinado son aparentemente más frágiles y complejas (costosas, incluído el gasto energético) de mantener y el porcentaje de averías a veces les daña considerablemente más que las convencionales. Están revisando los costes iniciales de operación. Si se mete este concepto en el gasto energético (el del mayor gasto energético, debido a la mayor complejidad de las estructuras combinadas que con las simples), esa mejora de rendimiento tiende a disminuir y a acercarse a los sistemas previos, de menor rendimiento, pero de menor complejidad.

Algo similar sucede con los sistemas solares fotovoltaicos fijos, respecto de los uqe funcionan con seguidores a dos ejes. La ventaja obtenida en una generación superior en un 20-25% de los móviles a los fijos, se minimiza bastante con los costes superiores en materiales, en cimientos y los desde luego costes superiores en mantenimiento de los sistemas.

Los incrementos de la complejidad técnica se pagan. A veces compensan económicamente (p.e. si existe un régimen de subsidios), pero pueden no compensar energéticamente.

Saludos


Hola,PPP.Los ciclos combinados tienen una componente extremadamente "perversa",- por decirlo de algun modo,-y me estoy refiriendo al descomunal aumento de entropia cuando los gases de combustión que salen de la turbina "cruzan" la isoterma de evaporación.Esto se puede evitar con otro ciclo que realize compresión isotérmica en la zona de evaporación,dando como resultado de esta compresión el calor necesario para la evaporación.Mas adelante si os interesa el tema , puedo describir todo el proceso.

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jprebo

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Esto se puede evitar con otro ciclo que realize compresión isotérmica en la zona de evaporación,dando como resultado de esta compresión el calor necesario para la evaporación


¿quieres decir que la energía empleada en la compresión sería menor que la obtenida por el incremento de temperatura?, Pues no esperemos mas, a comprimir aunque sea el aire que respiramos y a generar energía sin limite.

No sé, Paulino, ¿de veras haces algún calculo antes de exponer tus ideas?.

Ojala fuese cierto, seria un gran adelanto tecnologico, pero lo dudo, como siempre la puñetera termodinamica se mete por medio para fastidiarlo todo. ¿por qué no nos dejara en paz y que podamos fabricar máquinas con rendimientos superiores al 100%?

En fín, que la cosa pinta nones.

Un saludo.









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Dr. Morgenes

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Tengo unos bonitos apuntes sobre esto de mi epoca de estudiante. El rendimiento máximo de un ciclo siempre nos lo dará el ciclo de Carnot. Como este es un ciclo ideal, los ciclos reles que se usan siempre dan menor rendimiento. Por tanto la mejora del rendimiento siempre estriba en aprovechar el calor residual antes de evacuar al medio.

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Alb

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El rendimiento de las centrales termicas no es una cuestion técnica sino economica.

Tecnicamente es sencillo es posible construir plantas con redimientos mas elevados que los actuales. Por ejemplo los motores stirling tienen un rendimieno cercano al maximo teorico.

El problema es que el coste derivado de las mayores infrastructuras necesarias y la mayor complejidad no compensan el aumento del rendimiento.

Es un problema de optimizacion economica(Como el 99% de los problemas ingenieriles). Si para obtener 1kwh debes gastar te el coste de 2 kwh en equipos, no merece la pena mejorar el rendimiento.

Sin embargo hay una cuestion importante. El rendimiento optimo economico, depende del precio de la energia. Cuando la energía era muy barata, el rendimiento optimo era bajo. Era mas barato despilfarrar energia que invertir en mejorar el rendimiento. Segun va subiendo el precio de la energia el rendimiento optimo aumenta.

Otras cuestion importante es el e las emisiones de CO2, merece la pena tener un rendimiento por encima del optimo economico, para reducir las emisiones de CO2.

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Paulino Cuevas

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Quote by Alb: El rendimiento de las centrales termicas no es una cuestion técnica sino economica.

Tecnicamente es sencillo es posible construir plantas con redimientos mas elevados que los actuales. Por ejemplo los motores stirling tienen un rendimieno cercano al maximo teorico.

El problema es que el coste derivado de las mayores infrastructuras necesarias y la mayor complejidad no compensan el aumento del rendimiento.

Es un problema de optimizacion economica(Como el 99% de los problemas ingenieriles). Si para obtener 1kwh debes gastar te el coste de 2 kwh en equipos, no merece la pena mejorar el rendimiento.

Sin embargo hay una cuestion importante. El rendimiento optimo economico, depende del precio de la energia. Cuando la energía era muy barata, el rendimiento optimo era bajo. Era mas barato despilfarrar energia que invertir en mejorar el rendimiento. Segun va subiendo el precio de la energia el rendimiento optimo aumenta.

Otras cuestion importante es el e las emisiones de CO2, merece la pena tener un rendimiento por encima del optimo economico, para reducir las emisiones de CO2.


Hola Alb;Mira te explicare un poco por alto el tema.Una turbina con relación de compresión de 12/1,el trabajo "mecanico" para comprimir es de:12 elevado a 0,286(adiabatica del aire)=2, por lo tanto con una temperatura inicial de 290ºK,y un rendimiento del 87%,se alcanza la temperatura de 620ºK..W= (620ºK_290ºk)x0,24 (Cp)=330kJ/KG.Esta energia es energia "organizada"energia mecanica que se transforma en energia térmica en la caldera.Podemos discutir como solucionar el problema y llegar a rendimientos del 70%.¿no crees que merece la pena?

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Alb

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Paulino, no quiero ser descortes, pero no me interesa tu invento.

"¿no crees que merece la pena?"
No, no merece la pena, si mereciera la pena ten por seguro que todas las centrales térmicas lo usarian.

"Pero habra que seguir luchando,no para vencer las leyes universales, sino mas bien para encontrar un punto por donde colarse sin que se enteren."

Las leyes de la TD son solidas e infranqueables. Si crees que has encontrado un hueco donde colarte, significa que lo que realmente has descubierto es una laguna en tu conocimiento.



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jprebo

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Quote by Alb:
Las leyes de la TD son solidas e infranqueables. Si crees que has encontrado un hueco donde colarte, significa que lo que realmente has descubierto es una laguna en tu conocimiento.


Yo tengo una laguna, mejor dicho un oceano, pero aprendí hace tiempo en no insistir demasiado con aquello en lo que la fisica no cree. Al final, siempre es el mismo resultado, termino siendo yo el equibocado.

En cuanto a lo de infranqueable, parece ser que se tiene esperanzas en que la materia a nivel de nanotecnologia y estados artificiales como seria acercar dicha materia al 0ºK actue bajo otras leyes ligeramente diferentes, pero ni por casualidad creo que se supere el 100% de rendimiento con esas tecnologias.









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Paulino Cuevas

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Quote by jprebo:
El rendimiento del Mulhacen, seria del orden del 8% en el mejor de los casos, lo que quise decir con rentavilidad economica es que con ese rendimiento y las macroinfraestructuras que proponias ¿cuando se vá a amortizar?, aunque los ciclos combinados, usen energías fósiles, estas aún son economicas, y cuando no lo sean, ¿Cuanto costará crear la macroinfraestructura que proponias y a cuantos años para el retorno economico?Y ademas este CO2 no hace daño al medio.

Un ciclo combinado se amortiza muchisimo antes que el proyecto Mulhacen aún teniendo que pagar el combustible y eso suponiendo que funcionase y con un rendimiento del 8%.

Un saludo

joprebo si lo del Mulhacen entrara en funcionamiento y produjera 5000.0000KW/h el ahorro energetico seria de :5000.000x860 /0,5=86 x10(8)Kcal/860 x0,02€=200000€ /h x 8000h/año=16 x10(8)M€.¿no lo consideras rentable?

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Dr. Morgenes

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Quote by Paulino Cuevas:
Quote by Alb: El rendimiento de las centrales termicas no es una cuestion técnica sino economica.

Tecnicamente es sencillo es posible construir plantas con redimientos mas elevados que los actuales. Por ejemplo los motores stirling tienen un rendimieno cercano al maximo teorico.

El problema es que el coste derivado de las mayores infrastructuras necesarias y la mayor complejidad no compensan el aumento del rendimiento.

Es un problema de optimizacion economica(Como el 99% de los problemas ingenieriles). Si para obtener 1kwh debes gastar te el coste de 2 kwh en equipos, no merece la pena mejorar el rendimiento.

Sin embargo hay una cuestion importante. El rendimiento optimo economico, depende del precio de la energia. Cuando la energía era muy barata, el rendimiento optimo era bajo. Era mas barato despilfarrar energia que invertir en mejorar el rendimiento. Segun va subiendo el precio de la energia el rendimiento optimo aumenta.

Otras cuestion importante es el e las emisiones de CO2, merece la pena tener un rendimiento por encima del optimo economico, para reducir las emisiones de CO2.


Hola Alb;Mira te explicare un poco por alto el tema.Una turbina con relación de compresión de 12/1,el trabajo "mecanico" para comprimir es de:12 elevado a 0,286(adiabatica del aire)=2, por lo tanto con una temperatura inicial de 290ºK,y un rendimiento del 87%,se alcanza la temperatura de 620ºK..W= (620ºK_290ºk)x0,24 (Cp)=330kJ/KG.Esta energia es energia "organizada"energia mecanica que se transforma en energia térmica en la caldera.Podemos discutir como solucionar el problema y llegar a rendimientos del 70%.¿no crees que merece la pena?


Y que estas comprimiendo?

Porque vapor desde luego que no es a 290 K

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Dr. Morgenes

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Perdona, acabo de releerlo mejor, vale hablas de aire. Te importaría expresar tu idea con claridad, porque al menos yo no se donde quieres llegar.

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Paulino Cuevas

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Quote by Dr. Morgenes: Perdona, acabo de releerlo mejor, vale hablas de aire. Te importaría expresar tu idea con claridad, porque al menos yo no se donde quieres llegar.


Cuando se establece una relación de compresión optima para una determinada unidad que opera con turbinas de gas,se tiene en cuenta que la temperatura de los gases de escape se aproxime lo mas posible a la temperatura del aire a la salida del compresor.El maximo rendimiento seria aquel que nos llevara los gases de escape a la temperatura inicial (290ºk).Como esto resulta imposible al tener que intercalar un compresor para elevar la presión del aire,lo que se puede hacer seria comprimir isotermicamente en un nivel energetico al que podamos expulsar la energia procedente de la compresión.Por ejemplo.Tenemos una turbina de gas que trabajara con relación de compresión 64/1 (compresor con dos saltos 1-8-8-64Kg/cm2)En la etapa de enfriamiento a presión constante corresponde una entropia de:0,64KJ/KG/ºK
Si esta energia se entrega en los 310ºK (por ejemplo) la energia expulsada seria de: 0,64 x310ºK=198,4kJ.L a energia suministrada a la turbina es de:1250ºK-560ºK=690X0,24=165,6kcalx4,18=692,2Kj-198,4=492,8Kj
Rendimiento:492,4x100/692,2= 71%.Se ha eliminado la turbina de vapor y el resto de elementos que la acompañan.Desde ahora presta atención por que la proxima sera la definitiva.

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ARCA

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Novato
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Hola, os agradecería que me dieraís vuestra opinión acerca del fogging en la entrada de turbina de gas, ya que conozco la respuesta que tendría mi turbina a plena carga con este sistema de enfriamiento y como afectaría a la planta en general, pero tengo dudas de como afectaría al consumo específico o heat rate a cargas parciales y a mínimo técnico, ya que en toda la documentación que consulto sólo habla del sistema para plena carga pero yo pienso que la disminución de temperatura a la entrada afecta también al compresor, independientemente de que se controle el flujo de aire con los IGV.

Gracias

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