Crisis Energética Foros

Estimados todos y colegas de foro en general:

El Sr.PPP me escribió una respuesta en el hilo "noticias EOLICA" en donde me expuso claramente por que no debería burlarme de los chicos de Gas Natural, los problemas de las eólicas para estar a la altura de la demanda en tiempo-potencia y el trabajo guardián de las turbinas de gas, así como una razón para su sobre dimensión (se esperaba más consumo por un crecimiento que no se produjo).
Y ahora viene lo importante, cuando comenta lo del "ciclo Carnot" me deja fatal y tengo que preguntarme ¿que sé yo de turbinas de gas ciclo combinado? me respondo que son como los molinos , con más palas, más pequeñas, con chasis alrededor, que hacen un increíble montón de revoluciones por minuto, lo más cerca que estado de uno es al bajarme de un avión y mirar los motores y poco más.
Bueno, es hora de buscarse la vida ¡a preguntar a mi librero! muy poco hay por hay, no existe el libro "Turbinas de gas para torpes",
le dejo un pedido para un libro editado en 1999 esperando que haya suerte y en la sección de náutica cantan bingo.

Titulo: "Motores de combustión interna y turbinas de gas" edición corregida del 2003
Autor: Daniel Cabronero Mesas, Ex-jefe de estudios y Profesor de la Escuela Náutico Pesquera de Las Palmas de Gran Canaria
No vendo libros pero el Copyright es de este señor
ISBN 84-404-6372-3 para el que quiera hacerse con uno 17 euritos de nada y es viejo (no nombra el ciclo combinado pero creo que debe estar entre algunos de los esquemas técnicos de turbinas aunque no los nombre)

Solo hay un capitulo de turbinas de gas, pero está todo bien explicado, pensé en transcribirlo pero lo pongo en jpg que es más descansado.




Proceso regenerador o proceso Ericson, esto es nuevo.













La numero 7 debe ser el ciclo combinado, es el que más se acerca al rendimiento optimo.









Espero que sirva de algo, no sabia que las turbinas vinieran con intercooler, las matemáticas se me atragantan pero se da a entender que lo importante es el diferencial de temperatura de aire que entra con la que sale y si calientas el aire de entrada con gases de salida se mejora el rendimiento, como en los motores normales de embolo.
La comparatiba con los motores Diesel ayuda mucho.

Saludos

Hola gente:

Bueno me he informado un poco mejor con respecto a estas máquinas, cualquier comentario que hice en el post de arriba borradlo son chorraditas, aquí viene la chicha.
" la maquina de la naturaleza" capitulo de la serie "El Universo mecánico" se explica que es un ciclo Carnot, quién es Carnot y como funciona este principio de fisica:

https://www.youtube.com/watch?v=HuSCM8dypgk

Y segunda parte:

https://www.youtube.com/watch?v=GpmQiul0f8o

La explicación de Entropia a la que está ligado los ciclos Carnot:

https://www.youtube.com/watch?v=M8rpbWm-kL0

Y segunda parte:

https://www.youtube.com/watch?v=v-GtOXHVs3g

sigo con el funcionamiento de una central.

Del libro “Operación y mantenimiento de centrales de ciclo combinado”
Autor: Sr.Santiago García Garrido
Licenciado en ciencias químicas y Técnico superior en electrónica y un largo curriculum en industria y energía.
Editorial: Diaz de Santos ISBN: 978-84-7978-842-1

Un libro muy completo que me a servido para conocer los nuevos sistemas de gestión de mantenimiento, en este caso profesionalmente a sido un descubrimiento.

Introducción
Segundo capitulo (comentario interesante)
“El precio del barril de petróleo y las centrales de ciclo combinado”
Con el precio del barril de petróleo a máximos históricos, aprecios inconcebibles hace solo cinco años, (libro del 2008)puede ser interesante hace algunas reflexiones sobre la rentabilidad del ciclo combinado que se están contribuyendo en España y las consecuencias de la subida del precio del petróleo.

En primer lugar, mostraremos las cartas que tenemos que barajar de forma objetiva. Petróleo y gas son combustibles alternativos para la producción eléctrica y por lo tanto su precio está ligado. Si el petróleo sube, el gas será más atractivo para la producción de energía. Por tanto un aumento del coste del barril de petróleo, aunque tenga poca influencia en el precio de la energía eléctrica, hará aumentar el consumo de gas con el consiguiente de la demanda y precio. Gas y petróleo son bienes sustitutivos para la producción de energía eléctrica y por tanto sus precios siempre se correlacionaran. Por si esto no fuera suficiente, al aumento del precio del gas debido a la demanda hay que sumar un factor mucho más importante: el precio del gas va indexado al precio del petróleo.Si sube el petróleo subirá el gas aunque no aumente la demanda.

Cito textualmente(el autor ) un articulo de “Bechtel”-la empresa de ingeniería y construcción más importante del mundo en cuestiones energéticas-.Y a “Bechtel le da igual proyectar nucleares, térmicas convencionales, o ciclos combinados:(lo pongo traducido como viene en la parte de abajo)

“Con el precio actual del gas a 6,65$ por GJ en los EEUU, las plantas de ciclo combinado no son rentables. Es la razón principal de que muchas de las plantas de ciclo combinado existentes en EEUU no estén operando, excepto para abastecer picos de demanda.”

Aunque el precio del gas puede ser muy variable, podríamos estimar que el precio medio del combustible usado en un ciclo combinado se situaba, antes de la espectacular galopada del precio del petróleo vivida en 2004, en torno a los 2,5 a 3cE por Kwh generado. A este precio hay que sumarle los gastos de operación y mantenimiento de la central (entre 0,3y 0,6cE/Kwh). Las amortizaciones ( un ciclo combinado de 400Mw de potencia cuesta alrededor de 200 millones de Euros y tiene una vida útil estimada en 30 años) y los impuestos.

Por otro lado, el precio del pool eléctrico ( mercado mayorista de generación) es variable y se situaba en España en 2007 a lo largo del día entre lo 2cE y los 6cE, dependiendo fundamentalmente de las condiciones meteorológicas (mucho frio o mucho calor hacen subir la demanda y por tanto el precio del pool; temperaturas suaves, en cambio, lo hacen bajar), la cantidad de agua embalsada ( con un coste de generación muy bajo, que arrastra el precio del pool hacia abajo) y el viento soplante ( las enormes inversiones realizadas en energía eólica hacen que la eléctrica generada con aero turbinas ya no sea una energía residual, sino que afecte al precio diario de la energía). La media de precio del pool eléctrico entre 2003 y 2007 entre 3 y los 4cE.
En estas condiciones, ¿es posible rentabilizar un ciclo combinado si el precio del petróleo continuo su escalada, teniendo en cuenta que los gobiernos tratarán de limitar el precio de venta de la energía para afectar lo menos posible a su inflación?. Es indudable que los gobiernos y las empresas tendrán que buscar fórmulas para rentabilizar estas plantas, que cada día ganan peso en el mix de generación.

¿Que es un Ciclo combinado?
Una central de ciclo combinado es una planta que produce energía eléctrica con un generador accionado por una turbina de combustión, que utiliza como combustible principal gas natural (metano en un 90% aproximadamente). Los gases de escape de combustión son aprovechados para calentar agua en una caldera de recuperación que produce vapor aprovechable para accionar una segunda turbina. Esta segunda turbina, de vapor, puede accionar el mismo generados que la de gas u otro distinto.
¿Como arranca una ciclo combinado?
El proceso de arranque suele suponer de 3 a 6 horas hasta estar totalmente completado.

El eje de la turbina de gas, o el eje común en caso de ser una central de eje único, deben rotar a giro lento (menos de 1 rpm) durante barias horas. Esto se realiza para evitar que por efecto del peso del eje o la temperatura éste se haya deformado, arqueándose, lo que puede producir desequilibrios y aumento de vibraocines, o incluso, el bloqueo del propio eje.

El operador debe seleccionar el tipo de arranque deseado, que como veremos más adelante, depende de la temperatura del eje de la turbina de vapor y de las condiciones de presión y temperatura de la caldera y del ciclo agua -vapor, fundamentalmente. Lógicamente, hay una relación entre el tiempo transcurrido entre la parada y esas temperaturas y presiones.

El proceso de arranque propiamente dicho se inicia cuando el operador selecciona la opción arranque en el sistema de control. Lo habitual en este tipo de centrales es que se disponga de un sistema de control distribuido, y que una unidad central (también llamado secuenciador) coordine las acciones que se van realizando en los diferentes sistemas durante el arranque. Teóricamente, sin más intervención manual que la selección de la opción “arranque” las modernas centrales de ciclo combinado deberían completar todo el proceso. Pero la experiencia demuestra que la intervención manual del operador de la central acelera el proceso, resuelve problemas que van surgiendo sobre la marcha y hace que el número de “arranques fallidos” descienda.

En la primera etapa, como hemos dicho, el sistema comprobará que se dan todas las condiciones necesarias para el arranque. Una vez comprobadas, se inicia la aceleración de la turbina de gas. El generador funciona en esta fase como motor, que se alimenta de la propia red eléctrica. Para conseguir un arranque suave, se utiliza un variador de frecuencia, que va controlando la velocidad del generador en cada momento de forma muy precisa.

Se hace en primer lugar un barrido de gases, para asegurar que no hay ninguna bolsa de gas en el interior de la turbina. La turbina gira durante este barrido a unas 500 rpm durante 5-10 minutos. Una vez acabado el barrido, la turbina va aumentando su velocidad. Atraviesa varias velocidades críticas, en las que que le nivel de vibraciones en los cojinetes aumenta considerablemente. En esas velocidades criticas el gradiente de aceleración se aumenta para reducir el tiempo de estancia.

A una velocidad determinada (generalmente por encima del 50% de al velocidad nominal, que es de 3000 rpm para Europa Asia, y 3600 rpm para América), comienza a entra gas a los quemadores y una bujía o ignitor hace que comience la ignición en cada uno de los quemadores. La cámara de combustión está equipada con varios detectores de llama, y si no se detecta ignición pasados algunos segundos, se abortará la maniobra de arranque, y será necesario hacer un barrido de gases y comenzar de nuevo. Para ignitores se suele utilizar un combustible con un poder calorífico superior al del gas natural(propano, por ejemplo).

Si los quemadores se encienden correctamente, los gases provocados por la combustión del gas natural empezará a empujar los álabes de la turbina. A medida que se va ganando en velocidad. El generador empuja menos y los gases de escape cada vez más, y a una velocidad determinada (unas 2500 rpm) el generador, que hasta ahora actúa como motor, se desconectará y la combustión será la única responsable de la impulsión de la turbina.

Cuando se alcanza las 3000 rpm (o 3600 en América), entra en funcionamiento el sincronizador, que automáticamente regulará frecuencia, tensión y desfase de la curva de tensión del generador y de red eléctrica . Cuando las curvas de tensión del generador y la red coinciden plenamente se cierra el interruptor del generador y la energía eléctrica generada se exporta a la red a través del transformador principal.

Con la turbina de gas en marcha, la caldera empieza a recibir gases de escape calientes, generalmente a más de 600ºC, y comienza a calentarse el agua contenida en los haces tubulares de la caldera. Se comienza a cerrar venteos de caldera, y a los pocos minutos ya se empieza formar vapor, con lo que la presión comienza subir rapidamente.

Cuando se alcanza la presión adecuada, se comienza la operación de by-pass, esto es, el vapor generado se deriva hacia el condensador, sin pasar por la turbina de vapor. La razón es que el valor de conductibidad del vapor no es el adecuado, y los diversos contaminantes que contiene, sobre todo sílice, hierro, sodio y cobre, pueden dañar los álabes de la turbina de vapor. Se purga gran cantidad de agua de la caldera, y se sustituye por agua de refresco, de menor conductividad, proveniente de la planta de producción de agua desmineralizada.

Cuando se alcanza el valor de conductividad conveniente se comienza a hacer girar la turbina de vapor. Poco a poco va aumentando de velocidad, y cuando llega a 3000 rpm, su generador sincroniza con la red, aportando más energía eléctrica (aproximadamente un 50% de lo que aporte la turbina de gas). En las centrales de eje único, en las que la turbina de gas y vapor están unidas a un único generador, cuando se alcance la velocidad nominal se conectarán mecánicamente el eje del generador y el de la turbina de vapor, generalmente por medio de un embrague.

Se comienza entonces a subir carga, y se hace de forma lenta, para minimizar los efectos del estrés térmico. Cuando la planta alcance la carga deseada, que puede ser el mínimo técnico, la plena carga o cualquier otra entre estas dos, el proceso de arranque habrá finalizado.

COMENTARIO A TITULO PERSONAL

Cuando PPP dice que los arranques y paradas hacen polvo los ciclos Carnot de los ciclos combinados, se refiere a que no da tiempo a ponerse operativo el ciclo de vapor cuando ya les dan la orden de parada.
Vibraciones de arranque, fulmina cojinetes, a parte.


PRÓXIMO "Tipos de arranque"
Saludos

Menudo tocho teorico que te chupaste Sir Torpedo , con 15 meses en la maquina de un buque de guerra te lo hubieras evitado.
Pero eso de las 3 a 6 horas es lo que mas gracia me hizo, , porque eso sera en los ultimos modelos y con las utimas tecnologias, en los barcos de la armada española Sir Torpedo los habia que necesitaban 24 horas para tener la maquina lista cosa por cierto era muy util si salias de franco de ria (pase pernocta)porque telefoneando al colegilla del cuerpo de guardia abordo sabias si habia peligo o no de que zarparan sin ti con lo que si localizaste un buen plan femenino bien valia un buen arresto(total no salias a pasear tampoco una vez navegando)
Pero es que las ciencias y tecnologias avanzan una barbaridad para desgracia de usuarios de este tipo de maquinas.
Con lo que si tiene que arrancar y parar segun los caprichos o necesidades de consumo dandole preferencia en red a mi amigo Eolo lo tiene claro , solo las perdidas de rendimientos entre parada y marcha ya es una buena proporcion de combustible tirado a perder.
Almenos estos a su hora a casa y pueden pasear lo que quieran en tiempo libre que caray!!!!!

Mira que animalito contruyeron los Rusos.
https://www.youtube.com/watch?v=71FKhIBEiNM


29 nudos *1852m=53707m/1000=53, 7 Km/hora y un desplazamiento de 58500 toneladas, vamos como para moverlo con biodiesel extraido de restos de frituras de cocina.
Nada 147,200kw estan chupado con las plaquitas FV esas tan economicas de pelicula fina que vendran en el futuro.
seguro que uniendo esas dos tecnologias renovables nos evitamos las velas y los remos.
Saludos y buena mar.

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La energia mas limpia es la que no se usa

Jua, jua :
Gracias Amon, no creas, me hubiese gustado estar en máquinas de el crucero "Canarias" pero yo fui a la mili en el 92 y me echaron por miope,
pero es como me viene en el libro (vamos no creo que se equivoque el hombre ) de 3 a 6 horas, cuando lo ley no quise creerlo, pensaba que era como mi coche cochambroso, cuestión de meter la llave y adelante. ¡Y no se puede parar por ningún motivo de manera completa! o su propio peso bloqueará el eje al deformarse.
Según el autor los fabricantes son:
Alston, General electric, Siemens y Mitshubishi
Y las plantas normalmente llevan más de un grupo.

Para mi que ponen en marcha la turbina de gas, conectan el generador, y para cuando empieza a calientan la caldera de vapor, tienen que desenchufarlo, genial, el personal técnico tiene que estar dando botes todo el día.
El descubrimiento para mi es la moderna gestión de mantenimiento, el RCM (Reliability Centred Maintenance) Mantenimiento Centrado en Fiabilidad que viene de la industria aeronáutica, estoy mal acostumbrado al EHA (Empuja Haber si Arranca) con el que tengo que luchar en el trabajo.

Saludos

Amon_Ra, Sir Torpedo, deduzco de vuestras interesantes y documentadas aportaciones que la única forma de hacer frente a las oscilaciones de la demanda eléctrica o a las intermitencias de la generación eólica sería mediante las centrales hidráulicas. ¿Es así, o tampoco las turbinas hidráulicas tienen la suficiente capacidad de reacción?

Solidaridad, Salud y Salu2,

AMADEUS

Estimado Amadeus el comentario fue mio, pero como veras aqui no se trata de mas y mas electricidad a la red.
El mundo es mas que una red.
Van las redes a alimentar los tractores y maquinaria agricola? , van a ir a baterias los aviones? va el comercio internacional en este mundo globalizado donde las rutas maritimas mueven entre el 80 al 90 de los productos de mundo, tal como es hoy en base a redes , la energia es mucho mas que las redes urbanitas.
Si la eolica no sopla lo bastante estaran las otras y si no llega tendreis que hacer como yo adminstrar la energia que tengais y sino a la cama cuando acaba el sol como las gallinas.
El hilo lo abrio Sir torpedo a raiz de unas correcciones que le hicieron en un comentario sobre las turbinas de ciclo combinado y el uso de el gas.
I no se muy bien aun que trata con este hilo demostrar o analizar,pero la verdad es que no habia nada sobre esto sobre el uso de la energia por el metodo del ciclo de carnot.
Pero antes que funconara el AVE aqui en mi tierrra ya exportabamos naranjas a Europa como sabras, acaso el vapor que e tenido la suerte o la desgracia segun se mire de trabajar con el no es uno de los metodos de utilizacion de la energia como cualquier otro.

Si Amadeus las centrales hidrulicas tiene la suficiente capacidad de reaccion
Pero siempre que tenga agua a una altura superior porque aunque enfrente de tu casa ya tengais la nieve en la puerta , Navarra no es el planeta y aqui a 25 de Noviembre no a caido una gota en todo el otoño , y si no cae ahora no se sabe cuando caera , que centrales hay las que hay y dan lo que pueden, y que estas en este pais seco,te se olvido acaso quien fue Paco el Rana? en España originalmente se montaron no esclusivamente para dar electricidad sino para poder tener agua cosa que dependiendo de una climatologia bastante erratica no esta del todo claro ni se sabe si se puede utilizar la que se quisiera.
A estas fechas se esta bombeando de pozos a 200m de profundidad para que no se mueran muchos naranjos , porque muy sencillo se plantaron mas que agua almacenada ahi.
Quien le da la electricidad vete tu a saber si es Cofrentes y su nuclear el gas la eolica o quien y si se esta bombendo es por una cosa muy sencilla porque no llueve, al menos aqui.
I que no toque en un futuro regar bombeando con este metodo ,de bombas de riego a ciclo de carnot a vapor, por que SOL, AIRE ; AGUA son variables son erraticas son LIBRES las llamaria yo mas que renovables por mucho que queramos meterlas en botellas o redes y esto se olvida muchisimo en las mentalidades mayoritarias industrialistas y continuistas de una revolucion industrial y sus frutos y ventajas y sus terribles dependencias que nos trajeron hasta aqui y que pateticamente van e iran agonizando , como agonizan ya los campos que por falta de capitalizacion y precios no puede, pagar el agua extraida con esa hidraulica con esa eolica o esa nuclear y son muchas muchas ya las hectareas donde no se poda no se abona no se riega y no se fumiga y no daran fruto de calibre ni calidad o tamaño de mercado.
Solo daran biomasa leña dura de naranjo seco que calentara las casas este invierno y que sin cosecha , no consumiran para la calefaccion electricidad eolica ni nuclear ni hidraulica.
saludos.

Solo nos falta una ola de frio polar que llege a estas latitudes y mantenga los arboles 3 a 4 horas bajo cero y adios cosecha y al suelo ira todo el trabajo dinero y toda la eolica toda la nuclear y toda la hidraulia que le pusimos.
saludos.

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La energia mas limpia es la que no se usa

Estoy totalmente de acuerdo con lo que dices Amon, como casi siempre.

Precisamente de la constatación de la escasez de ese elemento (el agua) se deriva mi obsesión por las centrales de bombeo, por la reconversión de las actuales centrales "convencionales" en centrales mixtas de bombeo, y en incrementar una vez hecho lo anterior, el número de centrales puras de bombeo.

Es obvio que no toda la energía que necesitamos puede en estos momentos (no lo tengo tan claro en el futuro, y ahí tal vez disienta de tus planteamientos y de los de Pedro) derivarse de la generación eléctrica. Pero cuanto más reduzcamos el uso de las fósiles en la generación de electricidad, más tiempo podremos alargar el uso de las fósiles para aquellos aplicaciones para los cuales sean, en esa fecha, la única alternativa energética.

Y el ganar tiempo es un aspecto muy importante en la transición.

De ahí mi nerviosismo y cabreo, ante la falta de actuaciones urgentes, coordinadas y coherentes de nuestros ignominiosos dirigentes, cuya única labor consiste en ser los lacayos de la élite dominante mundial.

Solidaridad, Salud y Salu2,

AMADEUS

P.D.: ...y en llenarse las alforjas con las migajas que puedan recoger del festín...

Hola gente:

Amon abrí el hilo por mi orgullo herido y ya de paso informarme un poco mejor sobre turbinas, lo de la física vino después, a la fuerza, a cuenta del calculo de rendimiento y el comentario de PPP sobre los ciclos Carnot ( si vamos, que para obtener un trabajo hay que tener un diferencial de temperatura, y que por la segunda ley de la termodinámica [espero no equivocarme y si lo hago no me dejéis perdido en mi ignorancia por favor] dicho diferencial nunca jamás podrá aprovecharse en su totalidad).

Solo lo que he aprendido de termodinámica me a supuesto una gran alegría, eso y la idea que tenía de un ciclo combinado, pensaba que era lel motor reactor de un avión, que quema gas natural por ser barato, con supertecnología pichi-faiter incomprensible de compresión-descompresión-compresión y dos huevos duros que ahorraban energía.
Pues mi sorpresa al ver que no, si bueno es una turbina monstruosa (cuando una máquina se avería, por estar parado, por su propio peso, tiene que ser monstruosa con todo lo que eso conlleva) que quema gas y tiene integrado un cogenerador de vapor.
Otra sorpresa a sido la idea que tenía de su disponibilidad como unidad de producción eléctrica, 3 horas mínimo para estar a pleno rendimiento y que se note 55% o el 60% de rendimiento que tienen que dar estas máquinas es una barbaridad, como bien comenta Amon hay máquinas navales y de tierra que requieren un día o así para ponerlas en marcha, esto puede ser con las turbinas de vapor de centrales térmicas de carbón o las nucleares, si quieres jugar con ellas tienes que conectar o desconectar el generador pero nunca pararlas o arrancarlas a voluntad. La idea que tenía era que metías la llave del contacto y a dar megawatios en cuestión de minutos y de eso nada de nada.

Como conclusión, cuando se dice que tanta parada y arranque, provocado por la intermitencia que puede tener la eólica, hace polvo los ciclos combinados es por que hay momentos que se le ordena conectarse a la red eléctrica, cuando la turbina se acopla y empieza a obtener vapor para la segunda turbina, se le ordena desconectarse, la turbina sin haber alcanzado todo su rendimiento se a levantado a pulso (a puro gas sin el apoyo del vapor) la punta de demanda (ojo que es una observación sin ningún tipo de prueba que lo corrobore, me informaré de este asunto).

Amadeus, hombre, te tengo que decir que la hidráulica como los molinillos me gustan (en mi patio trasero SI, el mio vamos, no sé la opinión de mi vecino) pero a este paso, antes que llegue el precio del gas a un punto prohibitivo, van chapar los ciclos por costos de mantenimiento (no me quiero hacer idea de como es un cojinete de estos bichos y mucho menos como se cambia, pero tiene que ser un espectáculo).
Puede ser que estemos más cerca de una serie de apagones por no poder atender estas puntas antes de lo que pensábamos. Me gustaría saber quien fue el genio en Bruselas, o por hay, que tubo la grandiosa idea de separar generación de distribución en la industria eléctrica por que este es uno de sus inconvenientes más destacables, aparte de sobre generación que hay en España que tendrá que ser corregida ¿cerrando las de carbón?, haber quien es el campeón que deshace este nudo gordiano, la manera como lo hizo el último seguro que no le va gustar a nadie.

Por todo ello tuve la necesidad de compartirlo.

Amon, tranquilo con los frutos poco vistosos que pueda dar la tierra de Murcia, cuando nos peguen un palo con subida del 23% para impuestos de los alimentos a la portuguesa o irlandesa (como me molesta la manía de hacer imposible la vida al mundo con la comida, como si no hubiera cosas más chorras que fulminar a impuestos) tendrán gran aceptación en el mercado, además seguro que están buenisimos.


Saludos

P.D.: aclaración de nudo gordiano