Termoeconomía y optimización energética

Presentación del tema: "Termoeconomía y optimización energética"— Transcripción de la presentación:

1 Termoeconomía y optimización energética

2 Temario 1. Introducción 2. Revisión de termodinámica 3. La exergía 4.
Determinación de exergía 5. Balances y Álgebra lineal 6. El coste exergético 7. Análisis termoeconómico 8. Optimización termoeconómica 9. Integración energética

3 Balances Tf

4 Balances Materia: Entrante – Saliente – Acumulada = 0
Energía: Entrante – Saliente – Acumulada = 0 Entropía: Entrante – Saliente – Acumulada = Generada Exergía: Entrante – Saliente – Acumulada = Destruída

5 Balance de eNergía. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

6 Balance de eNergía. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

7 Balance de eNergía. Álgebra.
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

8 Matriz de incidencia. Vector eNergía
Vector nulo Vector energía Matriz de incidencia

9 Balance de eXergía. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11 𝐵 𝐵 𝐵 3 − 𝐵 4 − 𝐵 5 − 𝐵 6 − 𝐵 7 = 𝐵 𝑑,(1) 𝐵 5 − 𝑊 2 − 𝐵 9 = 𝐵 𝑑,(2) 𝐵 𝐵 10 − 1− 𝑇 0 𝑇 𝑄 3 − 𝐵 12 = 𝐵 𝑑,(3) −𝐵 𝐵 𝑊 4 = 𝐵 𝑑,(4)

10 Balance de eXergía. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11 =Bd,(1) =Bd,(2) =Bd,(3) =Bd,(4)

11 Balance de eXergía. Álgebra.
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

12 Matriz de incidencia. Vector eXergía
Vector diagnóstico Vector exergía Matriz de incidencia

13 Bal. Ex. Definiciones. Vector de diagnóstico: Irreversibilidad total,
o destrucción total de exergía: Destrucción relativa de exergía:

14 Rendimiento exergético
Flue gases Fuel Slide Comments: Oxidant T o

15 Balance de Materia. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

16 Balance de materia. Ecuaciones
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11 =0 =0 =0 =0

17 Balance de materia. Álgebra.
Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) Agua de reposición 13 10 11

18 Matriz de incidencia. Vector materia
Vector nulo Vector materia Matriz de incidencia

19 Balances con álgebra matricial. Régimen permanente.
Materia: Entrante – Saliente = 0 Energía: Entrante – Saliente = 0 Entropía: Entrante – Saliente = Generada Exergía: Entrante – Saliente = Destruída

20 Bomba de Alimentación (4)
Agrupación de equipos Humos 4 Turbina Aire 3 Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) Condensador Bomba de Alimentación (4) 13 11 10 Agua de reposición Corrientes (3) Equipos (4) (3+4)

21 Agrupación completa Humos 4 Aire 3 5 Comb. 2 8 Ceniz. 7 9 Purga 6 12 1
Caldera (1) 5 Comb. 2 8 (2) Ceniz. 7 9 Purga 6 1 12 (3) 13 11 10 Agua de reposición

22 (Electricidad a 0,05 €/kWh)
Exergía y coste p (bar) t (ºC) ∆h (kJ kg-1) b (kJ kg-1) cost (€ t-1) 70 285.9 2667.2 1044.3 17.75 35 242.6 2698.5 982.6 16.70 15 198.3 2687.3 876.2 14.90 7 165.0 2658.6 769.1 13.07 3.5 138.9 2627.5 668.7 11.37 2.0 120.2 2601.8 587.4 9.99 1.0 99.6 2570.6 487.0 8.28 Slide Comments: Suponiendo 0,014 €/MJ (Electricidad a 0,05 €/kWh)

23 CCGN

24 Sankey. Energías.

25 Grassman. Exergía.

26 Esquema ANÁLISIS EXERGÉTICO TERMOECONOMÍA Exergía Energía utilizable
TERMODINÁMICA: ANÁLISIS EXERGÉTICO Exergía Energía utilizable Análisis Evaluación Rendimientos Recurso ENFOQUE ECONÓMICO ECONOMÍA: Coste exergético TERMOECONOMÍA Coste unitario (Coste por unidad de exergía) Coste de recursos (Variable) (Fijos) Otros costes (Capital, O. & M.,…) Análisis Evaluación Optimización Coste termoeconómico Coste de productos

27 Puntos fuertes del A.E. Mide la perfección termodinámica del sistema (Bd) Tiene aplicación y validez general Base racional para sistemas complejos Proporciona información más precisa que Bal En. Elección de los niveles de agregación (intensidad del análisis) Punto partida para la Termoeconomía Recursos naturales (consumos) e impacto medioambiental Slide Comments:

28 Algebra Matricial con Excel

29 Asistente para fórmulas
Sum Subtraction Product Inverse Transpose [A]*[B] = MMULT ([A];[B]) Multiplication [A]-1 = MINVERSA ([A];[B]) Inverse [A]t = TRANSPONER([A]) Transpose |A| = MDETERM([A]) Determinant “;” separator list symbol

30 Cálculo matricial Ctrl+Shift+Enter Sum Subtraction Product Division
Inverse Ctrl+Shift+Enter