Los sistemas energéticos y su entorno técnico

EL CARBÓN

Dr. Pedro Blanco Tema IV

Definición

• El carbón es un combustible sólido con más de un 50 % en peso de carbono (70 % en volumen) resultante de la descomposición lenta de grandes cantidades de materia vegetal durante las épocas geológicas pretéritas. Sus principales usos son los relativos a la Industria Siderúrgica y a la Generación de Energía Eléctrica en centrales térmicas.

Tipos de carbón

• Turbas: Se distinguen tallos, hojas, raíces y cortezas con pocas alteraciones químicas. Características ácidas. Genera un coque negro y pulverulento. Tiene escaso interés industrial

• Lignitos: Color pardo. Alto porcentaje de productos volátiles. Características ácidas. Sin la elasticidad de la turba. Genera un coque menos negro.

• Hullas: Color negro y brillante. Genera un coque aglomerado de alta calidad. Alto interés industrial.

• Antracitas: Color negro y brillante Baja proporción de volátiles. Alto contenido en carbono

Constituyentes del carbón

• Los carbones están constituidos, desde el punto de vista químico principalmente por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre. El Azufre puede ser de origen orgánico o inorgánico proveniente de minerales en el lecho de carbón durante su formación. Los demás elementos provienen de los vegetales originales. Desde el punto de vista macroscópico, están constituidos, principalmente por Vitrita(brillo vítreo intenso), Dureno(opaco, rico en cenizas, poco fusible y de color gris) y Fuseno(mate, blando, poroso y fusible)

Determinaciones importantes en los carbones

• Cenizas: residuos inorgánicos (3–15%) que permanece tras la combustión del carbón. Producen corrosión de los quemadores por su fusibilidad y son parámetro importante en la consideración del precio del carbón

• Materias volátiles: productos de descomposición de las sustancias orgánicas (2–45%) que se desprenden como gases o vapores al calentar el carbón en ausencia de aire. Es, también, parámetro importante en la determinación del precio del carbón, al estar relacionado con el poder calorífico.

Reservas y producción de carbón

• Reservas totales: 985 billones de toneladas

• Las reservas, hasta el momento, Siempre han ido aumentando periodo a periodo.

• Duración de las reservas:• •Carbón: 720 billones de Tep (235 años)• •Petróleo: billones de Tep210 ( 40 años)• •Gas Natural:195 billones de tep( 63 años)

▫ Minería:70% a cielo abierto y 30% subterráneo

• Producción de Carbón: 4.500 T/a Demanda: 4.600 T/a Más del 90% se utiliza para la generación de Energía Eléctrica

Previsiones de la demanda de carbón a nivel mundial.

Históricos de precio del carbón

Tecnologías limpias

• Combustión en lecho fluido con emisiones muy bajas de SO2, NOxy CO. Desgraciadamente, los rendimientos son bajos –del orden del 34%-y las emisiones de CO2elevadas, del orden de 1 Kg. por Kwh producido.

• -Producción de gas de síntesis(CO+H2) que se utiliza en la generación de electricidad en centrales de ciclo combinado. Se trata de una tecnología madura, de alta inversión unitaria. Estas centrales emiten 780 gramos de CO2por Kwh producido.

• -Centrales hipercríticas. Ciclo clásico de combustión externa pero operando a presión y temperatura del agua por encima de su punto crítico. Alcanzan rendimientos del 48% con un horizonte hacia 2015 del55%. Dicho límite exigirámejoras en la calidad de los materiales y en la configuración de los tubos de la caldera y la consiguiente mayor potencia (600-800 MW) unitaria para operar en el punto óptimo de la economía de escala.

Tecnologías utilizables

•Tecnología de “Lecho Fluido Circulante” (CFB)

•Tecnología de Gasificación (GICC)

FC Lecho Fluidizado Circulante

• El principio de la gasificación por lecho fluidizado circulante (gasificación LFC) prácticamente bajo presión atmosférica constituye la variante más económica de las tecnologías de gasificación.

• Se utilizan de forma preponderante en la combinación potencia-calor (por ejemplo en centrales térmicas de gas y vapor) y también en la producción de cemento o en aplicaciones similares. En este procedimiento, como agente oxidante o de gasificación se utiliza aire ambiente. El gas de combustión generado y los polvos combustibles formados en este proceso se conducen sin ningún condicionamiento adicional al consumidor de energía (combustión convencional, calcinación, etc.), donde se emplea directamente como medio energético en el proceso.

FC Lecho Fluidizado Circulante

FC Lecho Fluidizado Circulante

Ventajas de la tecnología CFB

•1.Tecnología confiable y madura•2.Flexibilidad de combustibles•3.Capacidad de multicombustible•4.Funcionamiento adecuado a la

capacidad•5.Control de emisiones sencillo y más

económico

Gasificación del carbón ELCOGAS

Plantas de IGCC en el mundo

Niveles de emisiones de IGCC en el mundo

El carbón en República Dominicana

•Pocas reservas•Baja calidad, con respecto al carbón

internacional. • Minería subterránea diseminada•Ausencia de explotaciones a cielo abierto

Implementación de carbón en la Rep. Dom. •Antecedentes:

▫Estudio de factibilidad del Banco Mundial en el 2006

▫Dos plantas entre 600 y 700 MW

Implementación de carbón en la Rep. Dom.

EL ESTUDIO ELABORADO POR MERCADOS ENERGÉTICOS DETERMINÓ LA VIABILIDAD DEL PROYECTO LUEGO DE EVALUAR LOS SIGUIENTES ASPECTOS:

▫ FACTIBILIDAD TÉCNICA.

▫ FACTIBILIDAD ECONÓMICA.

▫ FACTIBILIDAD AMBIENTAL.

▫ CONVENIENCIA SECTORIAL.

▫ IMPACTO SOBRE LA SEGURIDAD DEL SUMINISTRO.

▫ IMPACTO SOBRE LA CDEEE.

▫ IMPACTO EN TARIFAS.

Implementación de carbón en la Rep. Dom. • Conclusiones del Estudio:

▫Reducción de los precios en el mercado spot del mercado eléctrico mayorista (MEM).

▫Reducción en el corto y mediano plazo del despacho de plantas menos eficientes.

▫Precios resultantes con las centrales en operación son compatibles con el costo marginal a largo plazo.

▫Reducción de coste total de operaciones y abastecimiento.

▫Las plantas que utilizan carbón siempre estan al 98 % de produccion, debido a su relativo bajo coste.

▫Costo de producción menor en un 60% comparado con el fuel oíl.

Aspectos económicos.

Licitación y puesta en funcionamiento en Rep. Dom.

Sistema de transmisión.

Sistema de transmisión.

Dr. Pedro Blanco

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