Publication: Evaluación exergética y económica de una central híbrida que combina carbón con energía solar
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Publication date
2017-06
Defense date
2017-07-14
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Este trabajo se centra en el estudio de la viabilidad de una central híbrida de carbón y energía solar. Para ello, se realizará una simulación de la planta con el programa EbsilonProfessional y, posteriormente, se analizará desde el punto de vista económico y exergético.
El interés en este tema recae en que las centrales híbridas representan una solución a la creciente preocupación por el aumento del efecto invernadero, el cambio climático y el agotamiento de los recursos. Actualmente los combustibles fósiles suponen el 80% de la energía mundial y se estima que un cuarto de esa energía es generado por carbón, principal responsable de las emisiones de dióxido de carbono. Además, la International Energy Agency (IEA) prevé un aumento de la producción de carbón debido a la industrialización de los países en desarrollo.
Ante el contexto actual, las centrales híbridas se sitúan como una alternativa prometedora a corto y medio plazo. Esta tecnología se basa en la combinación de dos o más recursos (generalmente, un combustible fósil y una energía renovable) para aprovechar las ventajas de cada uno y disminuir sus inconvenientes. El resultado es una disminución del consumo de combustibles convencionales y de la contaminación. Asimismo, se mitigan los dos principales inconvenientes de las plantas renovables: la discontinuidad e inestabilidad del suministro. Sin embargo, su principal desventaja es la disminución de la eficiencia y el aumento de los costes y la complejidad del sistema respecto a una planta fósil.
A lo largo de este trabajo se va a ir desarrollando el procedimiento seguido para analizar la central híbrida. Primero se presentará la situación actual que explica la introducción de esta tecnología. Seguidamente, se detallarán el diseño y principales características de la central empleadas en la simulación, así como los resultados obtenidos. El objetivo de las centrales híbridas es que parte de la energía necesaria para precalentar el agua de la caldera provenga de una fuente renovable. Por tanto, el carbón sirve de apoyo para cubrir el déficit de energía que no pueda ser producido por la fuente renovable y su consumo depende de las condiciones climatológicas. Para estudiar el comportamiento de la central se llevará a cabo una simulación estática de varios momentos del año.
A continuación, con estos datos se procederá a llevar a cabo el análisis exergético para determinar las principales irreversibilidades del sistema, la eficiencia exergética y la exergía destruida de cada componente y de la globalidad de la central híbrida. Asimismo, se conducirá un análisis económico para calcular la inversión inicial, el ingreso total requerido y el coste nivelado de la electricidad. Todos estos parámetros se compararán con una central de carbón que servirá como referencia de la tecnología fósil actual.
Finalmente, se presentarán las conclusiones extraídas de este Trabajo de Fin de Grado y las vías futuras de estudio que se pretenden seguir.
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Keywords
Centrales híbridas, Energía solar, Simulación, Eficiencia energética