Factores de corrosión y fouling
El calor
residual puede presentarse en numerosas formas, el aire caliente de bajo grado
es un ejemplo típico de lo que se puede obtener de un equipo de calefacción,
refrigeración o aire acondicionado. Sin embargo si los gases de los humos de
una turbina de gas se usan para recuperación de calor residual, entonces puede
haber partículas y contaminantes presentes que pueden ensuciar o corroer el
equipo de intercambio de calor usado. Si se identifican correctamente y los
contaminantes se reducen apropiadamente, entonces el debilitamiento del proceso
de recuperación de calor residual puede ser evitado por el calor residual
contaminado.
Junto con la
temperatura y cantidad de calor residual que está disponible, la presión del
calor residual existente necesita ser tenido en cuenta cuando se considera el
uso del calor residual.
Distancia de la fuente de calor al centro
de demanda
La distancia
desde la fuente de calor al centro de demanda es un factor adicional a
considerar.
Si el
destino potencial del calor residual no está directamente junto a la fuente de
calor residual, se requerirán mecanismos de transporte para superar las
distancias implicadas. Estas distancias de transmisión deben considerarse al
evaluar la eficiencia de la captura de energía.
Las
implicaciones para la eficiencia de captura de energía deben ser consideradas.
Eficiencia de la solución
¿Cuál es la
eficiencia de la solución de recuperación de energía térmica residual
propuesta?
Por ejemplo,
la eficiencia de Carnot gobierna la eficiencia térmica máxima de cada proceso
termodinámico. Lamentablemente algunos streams térmicos residuales, permitirán
una eficiencia total baja de recuperación de energía, debido a las diferencias
de temperatura relativamente pequeñas que están disponibles. Aunque esto puede
sonar desalentador, la energía al menos puede recuperarse.
Fiabilidad de la tecnología
Aunque la
recuperación de calor residual no es un área nueva, hay nuevas ideas y
soluciones emergiendo en todo momento. Hay sin embargo problemas potenciales
cuando se intenta introducir nuevas tecnologías no probadas.
Impacto en procesos primarios
Cualquier
solución de recuperación de energía desalentarían los procesos industriales
iniciales que proporcionan calor residual. Si hay un impacto en la reducción de
pérdida de calor en un bucle de enfriamiento, entonces estas ineficiencias
deben ser tomadas en consideración cuando se considera la cantidad de energía
disponible, o ocurrirá la reducción en la eficiencia del proceso inicial.
ESTUDIOS DE CASOS
Planta de tratamiento de aguas residuales
en Auckland, Nueva Zelanda
En una
planta de tratamiento al sur de Auckland se propuso una instalación de ciclo de
Rankine orgánico. Las fuentes de energía residual utilizadas son la
refrigeración de un motor en el proceso de generación inicial y los gases del
os humos del proceso de combustión primario.
Estas dos
fuentes de calor residual calentarán un fluido de trabajo e impulsarán una
turbina en un proceso de ciclo de Rankine orgánico.
Capturando
energía térmica usando un proceso de ciclo de Rankine se incrementó la cantidad
de energía generada para su uso en las propias instalaciones, con la
consiguiente disminución del consumo eléctrico externo.
Resultados finales
Tras la
ejecución del proyecto se consiguió producir el 60 % de la electricidad de los
motores. Jenbacher.
Grado de energía
Hay
actualmente cuatro motores de gas Jenbacher instalados en el lugar, los cuales
normalmente están funcionando permanentemente. Cada uno de los motores tiene
una eficiencia del 38 %, rechazando cada motor ~
2,7 MW de calor al circuito de refrigeración de agua y a los gases de los
humos. Con la primera fase del proyecto se consiguió recuperar ~ 1,3 MW de este calor. Sin
embargo aún se emitían por los gases de los humos ~ 1 MW, o se tiraban al proceso de agua residual
~ 0,4 MW.
1 MW del gas
de los humos deja los motores Jenbacher a 723 º K y hay suficientes
intercambiadores de calor gas a líquido ya instalados para capturar la energía.
Los 0,4 MW de calor que actualmente se desplazan del circuito de refrigeración
a 308 ºK acaban en los procesos de agua residual.
La presión
del sistema de agua de refrigeración es aproximadamente 3 bares. No se requiere
vapor en las instalaciones. La presión del gas de los humos está entre 60 – 100
kPa y esto se debe a los compresores a la entrada de los motores de biogás.
Selección de la tecnología
La
localización propuesta es junto a los generadores de combustión de biogás
actualmente instalados, así que no se anticipan pérdidas de energía principales
con las pequeñas distancias implicadas entre los procesos primarios y el equipo
de recuperación de energía secundario. La localización propuesta de las
instalaciones es en el mismo edificio donde se encuentran los motores de
biogás.
Redes de
distribución eléctrica a 400 V y 11 kV están ya disponibles para los
generadores Jenbacher. Esto permite la distribución eléctrica eficiente a las
cargas eléctricas.
La
eficiencia del proceso propuesto se estima en el 8 % y el payback obtenido
sería de diez años.
Centro de comunicaciones en East London
El segundo
proyecto es un centro de comunicaciones en el distrito financiero en el East End
en Docklands.
La principal
consideración para incluir un sistema de recuperación térmica de residuos fue
el aprovechamiento del calor desperdiciado en los sistemas de climatización del
edificio.
El edificio
requiere una carga de refrigeración mayor que la carga de calefacción debido a
los equipos electrónicos operados en el interior.
La energía
se recupera del calor residual por los siguientes métodos.
Dos
intercambiadores de calor se sitúan en el circuito de las enfriadoras. Aquí el
agua se usa como fluido de refrigeración, pasa a través de uno de los dos
intercambiadores de calor en la planta superior y el lado secundario del
intercambiador de calor es un segundo fluido de trabajo.
Grado de energía
Los dos
intercambiadores de calor tienen una capacidad térmica de 4 MW, con agua usada
tanto en los fluidos de trabajo primarios como secundarios en el sistema.
El calor a
baja temperatura se produce en el centro, principalmente desde los equipos
informáticos que se mantienen fríos. La
temperatura de operación del equipo en el centro no debe exceder los 300 ºK
Resultados finales
Resultados finales
Para el
centro de comunicaciones, el calor residual es un subproducto que mantiene el
funcionamiento comercial del negocio. El centro de comunicaciones tendrá el
potencial de incrementar su eficiencia total con retirada de calor adicional de
las enfriadoras.
Ver 7ª PARTE
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