Estudio comparativo de dos plantas para el aprovechamiento de gases de escape de una estación de compresión de gas natural

López Grande, Alberto (2017). Estudio comparativo de dos plantas para el aprovechamiento de gases de escape de una estación de compresión de gas natural. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Estudio comparativo de dos plantas para el aprovechamiento de gases de escape de una estación de compresión de gas natural
Author/s:
  • López Grande, Alberto
Contributor/s:
  • López Paniagua, Ignacio
  • González Fernández, M. Celina
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: February 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Ciclo orgánico de Rankine, modos de funcionamiento, modo dominante, ciclo termodinámico, escenario económico real, escenario económico inicialmente estimado, periodo de recuperación
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El presente trabajo es un estudio técnico y económico de una planta de aprovechamiento de gases de escape de una estación de compresión de gas natural situada en Almendralejo. La energía producida se usará para autoconsumo. La estación de compresión funciona con un total de 4 grupos motor-turbocompresor cuyas emisiones contienen una energía que se va a aprovechar en la planta de cogeneración para producir energía eléctrica. En función de la demanda de gas natural, estarán en funcionamiento 0, 1, 2, 3 o 4 de los grupos mencionados, de forma que habrá cinco modos de funcionamiento para la planta de cogeneración. El objetivo del proyecto es comparar dos diseños diferentes de la planta de cogeneración: Planta I: su punto nominal de funcionamiento es en el que están funcionando tres grupos motor-turbocompresor. Éste es el diseño de la planta que actualmente está en funcionamiento. Planta II: su punto nominal de funcionamiento es en el que están funcionando dos grupos motor-turbocompresor de la estación de compresión. Es, por tanto, una planta de menor tamaño que la planta I. El punto de partida del proyecto es un conjunto incompleto de datos sobre la instalación. El resto de datos necesarios para la realización del proyecto se han obtenido realizando una serie de hipótesis basadas en una revisión bibliográfica sobre ciclos orgánicos de Rankine (ORC). Se desarrollará un modelo termodinámico del ciclo para la obtención de datos de interés para el análisis de la planta. Para la realización de dicho modelo se necesitan conocer los estados termodinámicos de diversos puntos del ciclo, tales como los de entrada y salida de la turbina, la presión de condensación, etc. Se realiza, por tanto, una profunda revisión bibliográfica para tener datos sobre los órdenes de magnitud de presiones y temperaturas de esos puntos. Esta información ha permitido desarrollar modelos termodinámicos de ambas plantas (I y II) en EES. Dado que a lo largo de un año las plantas funcionan en los cinco modos, es necesario determinar el número de horas que opera cada planta en cada modo, y caracterizar el funcionamiento de la planta en estas condiciones, teniendo en cuenta su operación fuera de las condiciones nominales. Por tanto, también se realiza un detallado análisis de la operación de la planta por modos de funcionamiento para estimar las horas al año que funciona la planta en cada modo. Para ello, se tiene cierta información sobre la planta: .-La producción energética anual nominal, E. .-La producción energética anual para los años 2006, 2013, 2014 y 2015. .-El número de horas totales de funcionamiento de la planta, N. .-La potencia entregada por la turbina del ORC en función del modo de funcionamiento de la planta. Con esta información se realiza el mencionado estudio sobre el reparto de horas de funcionamiento en cada modo para la demanda prevista, sabiendo que el modo supuesto nominal y dominante es, inicialmente, el modo 3 para la planta I y el modo 2 para la planta II. Los dos estudios anteriores permiten realizar un estudio económico de ambas plantas, donde se estudian los costes de inversión y operación dela planta y la reducción de costes que supone para la estación de compresión la energía eléctrica producida por la planta. Para este estudio se dispone de una serie de datos sobre la planta original, que son: .-El coste de inversión total inicial. .-Precio de venta de la electricidad para el año 2006, cuando la planta empezó a producir. .-Ecuación de costes de operación en función de la producción. .-Ecuación del coste del capital. .-Periodo de recuperación del capital. .-Tasa anual de incremento de los costes de operación. .-Tasa del incremento anual del precio de la energía eléctrica. Por último se realiza una comparación entre ambas plantas en dos escenarios económicos: .-El inicialmente supuesto cuando se realizó el proyecto original. .-El que realmente se ha dado desde que se puso en funcionamiento la planta. La principal de las conclusiones es que el periodo de recuperación del capital es menor para la planta II en ambos casos. Un desglose más detallado de las conclusiones se puede ver en el capítulo correspondiente a las mismas. Una vez alcanzado el objetivo del proyecto, se decide ampliar el mismo con una serie de estudios adicionales: .-Se realiza un nuevo estudio comparativo de la viabilidad de ambas plantas a partir de 2017 analizando dos escenarios económicos distintos: Demanda creciente a partir de 2017 y demanda constante e igual a la actual a partir de 2017. .-Se realiza un estudio preliminar sobre la conveniencia (o no) de redimensionar la planta para adaptarla a la menor demanda que se está dando en el presente.

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Item ID: 45871
DC Identifier: http://oa.upm.es/45871/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:45871
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 16 May 2017 06:55
Last Modified: 03 May 2018 09:07
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