GUÍA TÉCNICA PARA LA MEDIDA Y DET. CALOR UTIL- CASOS PRÁCTICOS

8/3/2019 GUA TCNICA PARA LA MEDIDA Y DET. CALOR UTIL- CASOS PRCTICOS

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GUA TCNICA PARA LA MEDIDA Y DETERMINACINDEL CALOR TIL, DE LA ELECTRICIDAD Y DEL

AHORRO DE ENERGA PRIMARIA DE COGENERACIN

DE ALTA EFICIENCIA

Casos prcticos

Junio 2008


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GUA TCNICA PARA LA MEDIDA Y DETERMINACIN DEL CALOR UTIL, DE LAELECTRICIDAD Y DEL AHORRO DE ENERGA PRIMARIA DE COGENERACIN DEALTA EFICIENCIA

CONTENIDOS

1.OBJETO........................................................................................3

2. ESTRUCTURA DE LOS EJEMPLOS...................................................3

3. METODOLOGA DE ESTUDIO..........................................................3

4. NDICE DE EJEMPLOS....................................................................4

5. COLECCIN DE EJEMPLOS.............................................................7

CASO 1. CICLO SIMPLE CON TURBINA DE GAS...................................8

CASO 2. CICLO SIMPLE CON TURBINA DE GAS..................................12

CASO 3. CICLO COMBINADO CON VAPOR A CONTRAPRESIN............16

CASO 4. CICLO COMBINADO CON VAPOR A CONTRAPRESIN YCONDENSACIN.........................................................................21

CASO 5. MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA.....................................26

CASO 6. CICLO DE SECADO CON TURBINA DE GAS............................33

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1. Objeto

Este documento contiene la coleccin de casos prcticos a los cuales se hace referencia enla GUA TCNICA PARA LA MEDIDA Y DETERMINACIN DEL CALOR UTIL, DE LA ELECTRICIDAD YDEL AHORRO DE ENERGA PRIMARIA DE COGENERACIN DE ALTA EFICIENCIA. Estos ejemplospretenden ser una exposicin prctica de lo expuesto en dicha Gua, ilustrando las formas ymtodos de obtencin de las magnitudes a calcular.

2. Estructura de los ejemplos

Este documento contiene seis ejemplos, los cuales se presentan exponiendo las siguientespartes diferenciadas de forma estructurada:

A. Caractersticas de la planta. En esta parte se presenta el caso indicando las magnitudesde relevancia

B. Mediciones y clculo calor til. En este apartado se indican los valores de combustible,electricidad y calor medidos, as como el clculo del calor til de cogeneracin

C. Obtencin de rendimientos mnimos, umbrales y de referencia. Consiste en laidentificacin de los valores Ref E, Ref H, 0 y REEminimo

D. Clculo del REE, como valor que el RD 661/2007 exige que supere el valor mnimoREEminimo

E. Clculo de la electricidad de cogeneracin

F. Clculo del ahorro de energa primaria, de cara a comprobar si la cogeneracin es dealta eficiencia

El todos los casos se han contemplado dos periodos operaciones a lo largo del ao,mostrando de esta manera diferentes situaciones de funcionamiento que puedan tener lugaren las cuales posiblemente no siempre se cumplan los mnimos exigidos por la legislacinvigente, y comprobando asimismo que son los resultados anuales los que definen elcomportamiento de la planta.

3. Metodologa de estudio

A continuacin se expone brevemente la metodologa empleada para el estudio de losdiferentes casos planteados.

a. Como informacin de partida, se dispone de los datos de consumo anuales decombustible para la planta de cogeneracin as como la electricidad generada y el calorsuministrado durante el periodo de un ao por la planta. Estos datos son medicionesdirectas tomadas en la instalacin de cogeneracin

b. Se realiza el clculo del calor til de cogeneracin detrayendo al calor cedido a procesotodo aquel que no corresponda a dispositivos de cogeneracin, y siguiendo la

metodologa expuesta en esta Gua

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c. Se conoce la tecnologa empleada en la instalacin y la tensin de interconexin con lared elctrica. Con esta informacin, se determinan los valores de referencia para laproduccin separada de calor y electricidad, Ref H y Ref E respectivamente, el

rendimiento global umbral (0) establecido en el Anexo II de la Directiva 2004/8/CE y elrendimiento elctrico equivalente mnimo (REEminimo) fijado en el Anexo I del RealDecreto 661/2007.

d. Se procede entonces a calcular el rendimiento elctrico equivalente (REE), y de estemodo a comprobar si la planta puede facturar energa elctrica conforme al rgimenespecial y percibir complemento por eficiencia. El REE se calcula considerando equiposde cogeneracin y postcombustin, no incluyendo calderas convencionales

e. Se realiza el clculo de la electricidad de cogeneracin (E CHP), ya que esta magnitud esla base cuantitativa de las garantas de origen. La metodologa seguida es la indicada enel Anexo II de la Directiva 2004/8/CE:

En primer lugar se obtiene el rendimiento global de la planta (), comparando dichorendimiento con el umbral (0) establecido en la Directiva

Si en rendimiento global es superior o igual a 0 la electricidad generada por lacogeneracin se considera como la electricidad de cogeneracin

En el caso que no se cumpla lo indicado en el prrafo anterior, es necesarioconsiderar el factor C segn lo indicado en la Gua

f. Por ltimo se calcula el ahorro de energa primaria porcentual (PES), y se comprueba si

la cogeneracin es de alta eficiencia (para plantas de potencia inferior a 1 MW tener unPES > 0 %, y para plantas de potencia superior a 1 MW tener un PES > 10 %), caso en elcual tendr derecho a percibir garantas de origen en base a la electricidad decogeneracin calculada

Cabe comentar que para la determinacin de la tensin de interconexin se ha estimado lasiguiente relacin entre dicha tensin y la potencia de la planta:

Tensin: Potencia de la planta50-100 kV 25 - 50 MWe0,4-50 kV 1 - 25 MWe< 0,4 kV hasta 1MWe

Los valores de Ref E han sido calculados y corregidos segn la Decisin de la Comisin de 21de diciembre de 2006 por la que se establecen valores de referencia de la eficienciaarmonizados para la produccin por separado de electricidad y calor.

4. ndice de ejemplos

Los casos incluidos en esta Gua se relacionan a continuacin:

Caso 1.Ciclo simple con turbina de gas, con los resultados:

- Cumple con el REEminimo exigido por el Real Decreto 661/2007

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- El rendimiento global supera el valor umbral 0, por lo que toda laelectricidad generada es de cogeneracin

-

Cumple tambin con el PES exigido en funcin de la potencia nominalde la planta, por lo que se considera cogeneracin de alta eficiencia

Caso 2.Ciclo simple con turbina de gas, con los resultados:

- No cumple con el REEminimo exigido

- El rendimiento global no supera el valor umbral 0, por lo que no todala electricidad generada es de cogeneracin

- No satisface la condicin de presentar un PES superior al 10%, por loque no se considera como cogeneracin de alta eficiencia

Caso 3.Ciclo combinado con turbina de vapor de contrapresin, con los resultados:



- Cumple tambin con el PES exigido en funcin de la potencia nominalde la planta, por lo que se considera cogeneracin de alta eficiencia

Caso 4.Ciclo combinado con turbina de vapor de contrapresin y condensacin, con losresultados:




Caso 5.Ciclo simple con motor de gas, con los resultados:




Caso 6.Ciclo simple de secado con turbina de gas, con los resultados:


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- El rendimiento global supera el valor umbral 0, por lo que toda laelectricidad generada es de cogeneracin

-

Cumple tambin con el PES exigido en funcin de la potencia nominalde la planta, por lo que se considera cogeneracin de alta eficiencia

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5. Coleccin de ejemplos

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Caso 1. Ciclo simple con turbina de gas

A. Caractersticas de la planta

A.1. Datos tcnicos Potencia elctrica nominal 7.260 kWe Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 0,4 50 kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 95% La planta dispone de dispositivos de postcombustin y calderas de apoyo

A.2. Datos operacionales

Horas de funcionamiento de la fbrica: 8.000 h/ao Horas de funcionamiento de la cogeneracin: 7.600 h/ao Periodos de operacin:

o Periodo 1. 16,81 t/h de demanda de vapor durante el 80% del tiempo deoperacin con aporte de calor suplementario por postcombustin y calderaconvencional

o Periodo 2. 5,0 t/h de demanda de vapor durante el 20% del tiempo deoperacin, en el que se abre la vlvula de gases de la chimenea de by-pass

A.3. Datos de proceso demandante de calor

Demanda en forma de vapor saturado a 19 bar, con una entalpa de 2.799,5 kJ/kg. Elvapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso

La fbrica retorna condensados con un caudal del 80% del entregado a 100C

A.4. Esquema

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B. Mediciones y clculo del calor til

B.1. Mediciones de combustible y electricidad

Los valores medidos de combustible y electricidad son los siguientes:

Parmetro Unidades Periodo 1 Periodo 2Valor periodo

anualF (combustible total) MWhPCI 138.475,6 33.794,2 172.539,8

FCC (combustibleconsumido por lacogeneracin)

MWhPCI 134.945,6 33.736,4 168.682,0

Fno-CHP,H postcombustin MWhPCI 3.800,0 0,0 3.800,0Fno-CHP,H caldera MWhPCI 0,0 57,8 57,8

E (electricidad generada) MWhe 44.140,8 11.035,2 55.176,0

B.2. Clculo del calor til (HCHP)

Dado que el vapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso y que el retorno decondensados supera el 70% respecto al entregado a proceso, el calor anual demandado porel proceso se calcula mediante la expresin siguiente:

AACCVVhmhmhmH =

donde:

Vm Caudal del vapor entregado a proceso. Este valor procede directamente demedicin, con los siguientes valores en cada periodo:

Periodo 1: 102.204,8 t Periodo 2: 7.600,0 t Total ao: 109.804,8 t

Cm Caudal del retorno de condensados. Este valor procede directamente de medicin,con los siguientes valores en cada periodo:


Am Caudal de la corriente de aguade aporte a la cogeneracin. Este valor se calcula

mediante la diferencia entre los valores Vm y Cm , con los siguientes valores encada periodo:


Vh Entalpa del vapor entregado a proceso. De las mediciones de presin y temperaturase comprueba que este valor es de 2.799,5 kJ/kg.

Ch Entalpa del retorno de condensados. A partir del valor de temperatura decondensados (100 C), se obtiene el valor de 420 kJ/kg

Ah Entalpa del agua en estado lquido a 15C y presin atmosfrica (63 kJ/kg)

De este modo en cada uno de los dos periodos resulta el siguiente valor de H:

Periodo 1: 69.581,6 MWht Periodo 2: 5.247,4 MWht Total ao: 74.829,0 MWht

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Por otra parte, y segn lo indicado en la Gua, se calculan los valores de calor aportado pordispositivos diferentes a la cogeneracin:

Parmetro Unidades

Valor

periodo1

Valor

periodo2

Valor

periodoanual Clculo

Hno-CHP postcombustin MWht 3.420,0 0,0 3.420,0 Fno-CHP,H postcombustin 90%Hno-CHP caldera MWht 0,0 52,0 52,0 Fno-CHP,H caldera convencional 90%

De este modo el calor til aportado por la cogeneracin se calcula mediante la expresin:

CHPnoCHP HHH =

Resultando los siguientes valores:

Calor til periodo 1: 66.161,6 MWht Calor til periodo 2: 5.195,4 MWht Calor til total ao: 71.357,0 MWht

C. Obtencin de rendimientos mnimos, umbrales y de referencia

El valor de Ref E se obtiene a partir del Anexo I de la DECISIN DE LA COMISIN de 21 dediciembre de 2006 (52,2% para gas natural), y corregido por el nivel de tensin deinterconexin. En este caso el factor de correccin a aplicar es de 0,945 por lo que el valorfinal es de 49,6%. No es necesario realizar correccin por temperatura al poseer la ubicacinde la planta un valor medio anual de 15 C.

Por otra parte el valor de Ref H se obtiene del Anexo II de la citada Decisin, resultando unvalor para el gas natural del 90%.

El REE requerido por el RD 661/2007 es del 59%, mientras que el rendimiento global umbralpropuesto por el Anexo II del RD 616/2007 es del 75%.

En la tabla siguiente se resumen los valores obtenidos en este punto:

Rendimiento ValorRef E 49,6%Ref H 90%

REEminimo 59%0 75%

D . Clculo de REE

De acuerdo a lo indicado en esta Gua el valor de REE se calcula mediante la siguienteexpresin:

%7,61=+

+

=

HefR

HHFF

EREE

tinpostcombusCHPnoCHP

tinpostcombusH,CHPnoCC

La planta posee un REE superior al REEmin, de forma que facturar la energa elctricaconforme al rgimen especial y tendr complemento por eficiencia.

E. Clculo de la electricidad de cogeneracin (ECHP)

El rendimiento global de la planta es el siguiente:

%01,75682.168

357.71176.55=

+=

+=

CC

CHP

F

HE

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La planta posee un rendimiento global () superior al rendimiento umbral 0 establecido porel Anexo II del RD 616/2007, por lo que toda la electricidad generada (E) es decogeneracin. De este modo:

eCHP MWhEE 0,176.55

==

F. Clculo del ahorro de energa primaria

En este caso, al ser ECHP igual a E, el valor de Eno-CHP es nulo. De este modo:

MWhFF CCCHP 0,682.168==

Los valores de rendimientos asociados al calor til y la electricidad de cogeneracin son lossiguientes:

%7,320,682.1680,176.55

%3,420,682.168

0,357.71

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

EECHP

F

HHCHP

De este modo utilizando la frmula del ahorro porcentual de energa primaria (PES):

%4,11100%7,32%3,42

11100

11 =

+

=

+

=

49,6%90%ERef

ECHP

HRef

HCHPPES

La planta logra el PES requerido por la Directiva 2004/8/CE para ser considerada de altaeficiencia, por lo que tiene derecho a percibir garantas de origen por una cuanta de ECHP.

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Caso 2. Ciclo simple con turbina de gas


A.1. Datos tcnicos Potencia elctrica nominal 7.260 kWe Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 0,4 50 kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 95% La planta dispone de dispositivos de postcombustin y calderas de apoyo Fecha de inscripcin en el Registro administrativo de instalaciones de produccin en el

rgimen especial: 15-noviembre-2004


Horas de funcionamiento de la fbrica: 8.000 h/ao

Horas de funcionamiento de la cogeneracin: 7.600 h/ao Periodos de operacin:

o Periodo 1. 16,81 t/h de demanda de vapor durante el 80% del tiempo deoperacin con aporte de calor suplementario por postcombustin y calderaconvencional

o Periodo 2. 5,0 t/h de demanda de vapor durante el 20% del tiempo deoperacin, en el que se abre la vlvula de gases de la chimenea de by-pass

El valor del parmetro C al que se refiere el punto 4.4. de la Gua ha sido certificadomediante prueba de prestaciones realizada, obteniendo el valor de 0,818


Demanda en forma de vapor saturado a 19 bar, con una entalpa de 2.799,5 kJ/kg. Elvapor no se incorpora en productos elaborados en el proceso

La fbrica no retorna condensadosA.4. Esquema de la cogeneracin

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MWhPCI 134.945,6 33.736,4 168.682,0

Fno-CHP,H postcombustin MWhPCI 7.904,0 0,0 7.904,0Fno-CHP,H caldera MWhPCI 3.757,4 57,8 3.815,2



Dado que el vapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso y que no se verificacorriente de retorno de condensados, el calor anual demandado por el proceso se calculamediante la expresin siguiente:

)( 0hhmH VV =

donde:




0h Entalpa del agua en estado lquido a 80C y presin atmosfrica (334,9 kJ/kg)



Por otra parte, y segn lo indicado en la Gua, se calculan los valores de calor aportado pordispositivos diferentes a la cogeneracin:

Parmetro UnidadesValor

periodo1

Valorperiodo

2

Valorperiodo

anualClculo

Hno-CHP postcombustin MWht 7.113,6 0 7.113,6 Fno-CHP,H postcombustin 90%Hno-CHP caldera MWht 3.381,7 52,0 3.433,7 Fno-CHP,H caldera convencional 90%


CHPnoCHP HHH =


Calor til periodo 1: 59.475,3 MWht

Calor til periodo 2: 5.151,0 MWht Calor til total ao: 64.626,3 MWht

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El valor de Ref E se obtiene a partir del Anexo I de la DECISIN DE LA COMISIN de 21 dediciembre de 2006 (52,2% para gas natural), y corregido por el nivel de tensin de

interconexin. En este caso el factor de correccin a aplicar es de 0,945 por lo que el valorfinal es de 49,6%. No es necesario realizar correccin por temperatura al poseer la ubicacinde la planta un valor medio anual de 15 C.





REEminimo 59%0 75%

D. Clculo de REE


%0,57=+

+

=

HefR

HHFF

EREE



La planta posee un REE inferior al REEmin, de forma que no podr facturar complemento por

eficiencia.

No obstante lo anterior, como esta planta de cogeneracin se inscribi en el Registroadministrativo de instalaciones de produccin en rgimen especial antes de la entrada envigor del RD 661/2007, es posible realizar el clculo del REE nicamente a efectos de lacomprobacin del REE mnimo para su permanencia en el Rgimen Especial calculando elcalor demandado por el proceso de acuerdo a la siguiente expresin:

AACCVVhmhmhmH =

donde:

Vm Caudal del vapor entregado a proceso.

Cm

Caudal del retorno de condensados.

Am Caudal de la corriente de aguade aporte a la cogeneracin.

Vh Entalpa del vapor entregado a proceso.

Ch Entalpa del retorno de condensados.


Realizando el clculo del calor til (HCHP) considerando la frmula anterior se obtiene unvalor de 72.919,6 MWht. A partir de este valor, el nuevo clculo del REE resulta en un62,9%. Este valor es superior al REEmin establecido por el RD 661/2007, por lo que podr

facturar energa elctrica en el rgimen especial.

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En caso de que esta cogeneracin se hubiera inscrito en el Registro administrativo deinstalaciones de produccin en rgimen especial posteriormente a la entrada en vigor del RD661/2007, esta planta tendra que solicitar una suspensin temporal del cumplimiento delREE, y por lo tanto de facturacin de energa elctrica en rgimen especial, hasta que

realice las modificaciones oportunas para poder cumplir el REE requerido.


E.1. Clculo del rendimiento global ()

%0,71682.168

3,626.64176.55=

+=

+=

CC

CHP

F

HE

La planta posee un rendimiento global () inferior al rendimiento umbral 0 establecido porel Anexo II del RD 616/2007, por lo que no toda la electricidad generada (E) es decogeneracin. De este modo, la electricidad de cogeneracin tendr la siguiente expresin:

CHPCHP HCE =

El valor del parmetro C se haya certificado con el valor de 0,818 segn prueba deprestaciones realizada a la planta de cogeneracin en modo cogeneracin total de acuerdo alo indicado en el punto 4.4. de la Gua.

E.2. Clculo de la electricidad de cogeneracin (ECHP)

El valor de la electricidad de cogeneracin se calcula por la expresin conocida:

eCHPCHPMWhHCE 0,832.523,626.64818,0 ===


El valor del combustible de la cogeneracin asociado al calor til y a la electricidad de

cogeneracin es el siguiente:

MWh

F

E

EEF

EFF

CC

CHP

CC

E

CHPno

CCCHP0,516.161

682.168

176.55

0,832.52176.55682.168 =

=

==


%7,320,516.161

0,832.52

%0,400,516.161

3,626.64

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

EECHP

F

HHCHP


%4,9100%7,32%0,40

11100

11 =

+

=

+

=

49,6%90%ERef

ECHP

HRef

HCHPPES

La planta no logra el PES requerido por la Directiva 2004/8/CE para ser considerada de altaeficiencia, por lo que no tiene derecho a percibir garantas de origen.

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Caso 3. Ciclo combinado con vapor a contrapresin


A.1. Datos tcnicos Potencia elctrica nominal 23.913 kWe Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 0,4 50 kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 95% La planta dispone de dispositivos de postcombustin y calderas de apoyo



o Periodo 1. 45,0 t/h de demanda de vapor durante el 60% del tiempo deoperacino Periodo 2. 25,0 t/h de demanda de vapor durante el 40% del tiempo de

operacin


Demanda en forma de vapor saturado a 10 bar, con una entalpa de 2.777,5 kJ/kg. Elvapor no se incorpora en productos elaborados en el proceso

La fbrica retorna condensados con un caudal del 80% del entregado a 90C

A.4. Esquema de la cogeneracin

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MWhPCI 272.902,3 181.934,9 454.837,2

Fno-CHP,H postcombustin MWhPCI 13.680,0 0,0 13.680,0Fno-CHP,H caldera MWhPCI 10.739,0 0,0 10.739,0



Dado que el vapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso y que el retorno decondensados supera el 70% respecto al entregado a proceso, el calor anual demandado porel proceso se calcula mediante la expresin siguiente:

AACCVVhmhmhmH =

donde:






mediante la diferencia entre los valores Vm y Cm , con los siguientes valores encada periodo:



Ch Entalpa del retorno de condensados. A partir del valor de temperatura decondensados (90 C), se obtiene el valor de 376,9 kJ/kg



Periodo 1: 140.412,7 MWht Periodo 2: 52.004,7 MWht

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Total ao: 192.417,3 MWht

Por otra parte, y segn lo indicado en esta Gua, se calculan los valores de calor aportadopor dispositivos diferentes a la cogeneracin:


periodo1

Valorperiodo

2

Valorperiodo

anualClculo

Hno-CHP postcombustin MWht 12.312,0 0,0 12.312,0 Fno-CHP,H postcombustin 90%Hno-CHP caldera MWht 9.665,1 0,0 9.665,1 Fno-CHP,H caldera convencional 90%


CHPnoCHP HHH =


Calor til periodo 1:118.435,6 MWht

Calor til periodo 2: 52.004,7 MWht Calor til total ao: 170.440,2 MWht







REEminimo 59%0 80%

D. Clculo de REE


%1,68=+

+

=

HefR

HHFF

EREE






%2,772,837.454

2,440.1708,831.180=

+=

+=

CC

CHP

F

HE

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CHPCHP HCE =

E.2. Clculo del factor C

El titular de la planta de cogeneracin ha decidido acogerse al rgimen transitorio para ladeterminacin del parmetro C al que se hace referencia en el punto 4.5. de la Gua, porlo que su valor se obtendr mediante la siguiente expresin:

E

EC

=

0

donde:

E rendimiento elctrico de la cogeneracin, obtenido como la divisin entre la energa

elctrica generada (180.831,8 MWh) y el combutible consumido por la cogeneracin(454.837,2 MWh), resultando un valor de 39,8%

0 rendimiento global umbral establecido por el Anexo II de la Directiva 2004/8/CEcuyo valor para esta planta es del 80%

El valor resultante del parmetro C es de 0,988. Este valor nicamente puede utilizarsedurante los primeros 12 meses a partir de la publicacin de la Gua, y en todo caso durantesu periodo de vigencia de acuerdo al mbito temporal indicado en el punto 1.2. de lamisma.



eCHPCHPMWhHCE 9,385.1682,440.170988,0

===


El valor del combustible de la cogeneracin asociado al calor til y a la electricidad decogeneracin es el siguiente:

MWh

F

E

EEF

EFF

CC

CHP

CC

E

CHPno

CCCHP7,532.423

2,837.454

8,831.180

9,385.1688,831.1802,837.454 =

=

==

Los valores de rendimientos asociados al calor til y la electricidad de cogeneracin son los

siguientes:

%8,397,532.423

9,385.168

%2,407,532.423

4,457.170

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

EECHP

F

HHCHP


%9,19100%8,39%2,43

11100

11 =

+

=

+

=

49,6%90%ERef

ECHP

HRef

HCHPPES

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Caso 4. Ciclo combinado con vapor a contrapresin y

condensacin

A. Caractersticas de la plantaA.1. Datos tcnicos

Potencia elctrica nominal 32.175 kWeo Turbina de gas 28.138 kWeo TV a contrapresin 1.668 kWeo TV a condensacin 2.368 kWe

Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 50 - 100kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 95% La planta dispone de dispositivos de postcombustin y calderas de apoyo

A.2. Datos operacionales Horas de funcionamiento de la fbrica: 8.600 h/ao Horas de funcionamiento de la cogeneracin: 8.170 h/ao La energa elctrica producida se exporta en un 70% y se autoconsume en un 30% Periodos de operacin:

o Periodo 1. 15,0 t/h de demanda de vapor AP y 31,74 t/h de demanda de vapor aBP durante el 30% del tiempo de operacin. No se utilizan equipos auxiliares degeneracin de vapor. No se verifica vapor a condensacin

o Periodo 2. 15,0 t/h de demanda de vapor AP y 15,0 t/h de demanda de vapor aBP durante el 70% del tiempo de operacin. Presencia de vapor a condensacina 0,1 bar

El valor del parmetro C al que se refiere el punto 4.4. de la Gua ha sido certificado

mediante prueba de prestaciones realizada, obteniendo el valor de 0,927A.3. Datos de proceso demandante de calor

Demanda en forma de vapor saturado con las caractersticas:o AP: 36,5 bar, con una entalpa de 2.809,4 kJ/kgo BP: 12,0 bar, con una entalpa de 2.784,3 kJ/kg

El vapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso La fbrica retorna condensados con un caudal del 75% a AP y del 70% a BP a 105 C


M

M

M

M

VAPOR BAJA PRESIN

M

Calor

condensado

:

TURBINA DE GAS

TURBINA VAPORCONTRAPRESIN

Combustible gas

post-combustin

Combustible gas

caldera auxiliar

GENERADOR DE VAPOR DE RECUPERACIN

TURBINA VAPORCONDENSACIN

CALDERA CONVENCIONALPOST-COMBUSTION

- 21 -


22/36








MWhPCI 184.176,0 429.744,0 613.920,0

Fno-CHP,H postcombustin MWhPCI 0,0 0,0 0,0Fno-CHP,H caldera MWhPCI 0,0 0,0 0,0



Dado que el vapor no se incorpora a productos elaborados en el proceso y que el retorno de

condensados es mayor igual al 70% respecto al entregado a proceso, el calor anualdemandado por el proceso se calcula mediante la expresin siguiente:

AACCVVhmhmhmH =

donde:

Vm Caudal del vapor entregado a proceso. Este valor procede directamente demedicin, con los siguientes valores en cada periodo y para cada nivel de presin:

Nivel de presin Periodo 1 Periodo 2Valor periodo

anual

AP 36.765,0 t 85.785,0 t 122.550,0 t

BP 77.794,7 t 85.785,0 t 163.579,7 t



anual

AP 27.573,8 64.338,8 91.912,5BP 54.456,3 60.049,5 114.505,8


mediante la diferencia entre los valores Vm y Cm , con los siguientes valores en

cada periodo:


anual

AP 9.191,3 21.446,3 30.637,5BP 23.338,4 25.735,5 49.073,9

Vh Entalpa del vapor entregado a proceso. De las mediciones de presin y temperaturase comprueba que este valor es de 2.809,4 kJ/kg para AP y 2.784,3 kJ/kg para BP

Ch Entalpa del retorno de condensados. La temperatura de retorno de condensados esde 105C, con un valor de entalpa asociado de 440,1 kJ/kg

Ah Entalpa del agua en estado lquido a 15C y presin atmosfrica (63 kJ/kg)De este modo en cada uno de los dos periodos resulta el siguiente valor de H:

- 22 -


23/36



Debido a que los dispositivos auxiliares de produccin de calor no se emplean, los valoresanteriores son entendidos como calor til:

Calor til periodo 1: 78.803,7 MWht Calor til periodo 2:117.859,2 MWht Calor til total ao: 196.622,9 MWht


El valor de Ref E se obtiene a partir del Anexo I de la DECISIN DE LA COMISIN de 21 dediciembre de 2006 (52,2% para gas natural), y corregido por el nivel de tensin deinterconexin. En este caso el factor de correccin a aplicar es de 0,965 para la electricidadexportada a la red y de 0,945 para la electricidad consumida in situ. Considerando las

participaciones de la electricidad exportada y autoconsumida el valor se calcula delsiguiente modo:

Ref E = 52,5% (70% 0,965 + 30% 0,945) = 50,3%

No es necesario realizar correccin por temperatura al poseer la ubicacin de la planta unvalor medio anual de 15 C.





REEminimo 59%0 80%

D . Clculo de REE


%0,65=+

+

=

HefR

HH

FF

EREE






%9,73920.613

9,622.1966,062.257=

+=

+

=

CC

CHP

F

HE

La planta posee un rendimiento global () inferior al rendimiento umbral 0 establecido por

el Anexo II del RD 616/2007, por lo que no toda la electricidad generada (E) es decogeneracin. De este modo, la electricidad de cogeneracin tendr la siguiente expresin:

- 23 -


24/36


CHPCHP HCE =

El valor del parmetro C se haya certificado con el valor de 0,927 segn prueba deprestaciones realizada a la planta de cogeneracin en modo cogeneracin total de acuerdo a

lo indicado en el punto 4.4. de la Gua.



eCHPCHPMWhHCE 7,317.1829,622.196927,0 ===

F. Clculo del ahorro de energa p rimaria


CHP-noE

CHPno

CCCHP

EFF

=

E no-CHP es el rendimiento elctrico en el punto de condensacin total, y para su clculo seemplear la siguiente expresin:

CC

CHP

CC

C

CHP-noE

F

HE

F

E +==

De este modo es necesario calcular el factor . Para su clculo se considerar la siguientefrmula:

i = 0

donde:

i: rendimiento obtenido por correlacin a partir de la frmula 0,561+0,156log P,donde P es el valor de la potencia de las turbinas de vapor a contrapresin ycondensacin, esto es, 2,368 MWe

0: salto isoentrpico, calculado por la frmula log(Apn), considerando a p como lapresin de extraccin (12 bar), y A y n los valores de la tabla incluida en elAnexo 3 para el valor de presin de condensacin de 0,1 bar (1,33 y 0,123respectivamente).

De este modo el valor de resultante es de 0,159. Con este dato se obtiene:

%9,46920.613

9,622.196159,06,062.257=

+=CHP-noE

a continuacin se obtiene el valor del combustible asociado al calor til y la electricidad decogeneracin:

MWhEE

FE

FF

CHP-noE

CHP

CC

CHP-noE

CHPno

CCCHP2,772.454

%9,46

7,317.1826,062.257920.613 =

=

==


%1,402,772.454

7,317.182

%2,432,772.454

9,622.196

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

E

ECHP

F

HHCHP

- 24 -


25/36



%7,21100

%1,40%2,43

11100

11 =

+

=

+

=

50,3%90%ERefECHP

HRefHCHP

PES


- 25 -


26/36


Caso 5. Motor de combustin interna


A.1. Datos tcnicos Potencia elctrica nominal 6.060 kWe Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 0,4 50 kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 92% La planta dispone de caldera de apoyo



o Periodo 1 (invierno). 6,0 t/h de demanda de vapor y 1.600 kW de calefaccin.Supone el 45% del tiempo de operacino Periodo 2 (resto del ao). 2,5 t/h de demanda de vapor y 50 kW de calefaccin.

Supone el 55% del tiempo de operacin El valor del parmetro C al que se refiere el punto 4.4. de la Gua ha sido certificado

mediante prueba de prestaciones realizada, obteniendo el valor de 1,513


Parte de vaporo Demanda en forma de vapor saturado a 14 bar, con una entalpa de 2.789,9

kJ/kg. El vapor no se incorpora a productos elaborados en el procesoo La fbrica retorna condensados con un caudal del 50% del entregado a 105C

Parte de calefaccin: agua caliente a 91C, con un retorno de agua a 83,7C en invierno

y 90,8C el resto del aoA.4. Esquema de la cogeneracin

H

T

L

T

M

M

M

M

VAPOR A PROCES

CALDERA CONVENCIONAL

CONSUMO DEAGUA CALIENTE

MOTOR DE GAS

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27/36








MWhPCI 44.510,0 54.401,1 98.911,1

Fno-CHP,H caldera MWhPCI 6.207,1 0,0 6.207,1E (electricidad generada) MWhe 20.070,7 24.530,9 44.601,6


El calor entregado a proceso en este caso de compone de una parte de vapor y de otra de

agua caliente para calefaccin. La cuanta de retorno de condensados es inferior al 70% y laentalpa de retorno de condensado por el porcentaje de dicho retorno es de 220 kJ/kg,inferior al valor propuesto por la Gua de 316 kJ/kg. De acuerdo con esto, la expresin quese utilizar para la obtencin del calor transferido a proceso es la siguiente:

NCALEFACCIVVHhhmH += )( 0

donde:




0h Entalpa del agua en estado lquido a 80C y presin atmosfrica (334,9 kJ/kg)

HCALEFACCIN Calor entregado en forma de calefaccin. En el primer periodo supone unapotencia de 1.600 kW durante 3.312 horas, mientras que en el segundo periodosupone una potencia de 50 kW durante 4.048 horas.





periodo1

Valorperiodo

2

Valorperiodo

anualClculo

Hno-CHP caldera MWht 5.586,4 0,0 5.586,4 Fno-CHP,H caldera convencional 90%


CHPnoCHP HHH =


- 27 -


28/36









REEminimo 55%0 75%

D. Clculo de REE


%5,58=++

=

HefR

HHFF

E

REEtinpostcombusCHPnoCHP





%7,65

1,911.98

1,368.206,601.44=

+=

+=

CC

CHP

F

HE


CHPCHP HCE =

El valor del parmetro C se haya certificado con el valor de 1,513 segn prueba deprestaciones realizada a la planta de cogeneracin en modo cogeneracin total de acuerdo alo indicado en el punto 4.4. de la Gua.



eCHPCHPMWhHCE 4,819.301,368.20513,1

===

- 28 -


29/36




MWh

F

E

EEF

EFF

CC

CHP

CC

E

CHPno

CCCHP0,347.68

1,911.98

6,601.44

4,819.306,601.441,911.98 =

=

==


%1,45

0,347.68

4,819.30

%8,290,347.68

1,368.20

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

EECHP

F

HHCHP


%3,19100%1,45%8,29

11100

11 =

+

=

+

=

49,6%90%ERef

ECHP

HRef

HCHPPES


- 29 -


30/36


G. Fichas tcnicas resmen

Titular de la cogen

1. Datos general

Nombre de la cog

Provincia3

Nmero de Regist

Tecnologa y tipo

2. Datos tecnol

- 30 -


31/36


Nmero de Regis

Tecnologa y tipo de cic

2. Datos tecnol

Nombre de la cog

Provincia3

Ficha tcnica

Titular de la coge

1. Datos general

- 31 -


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Rendimiento glo

Factor C28

Mtodo de cl

Mediante valores medi

Rendimiento umbral 0

Combustible coge

Calor til cogener

5. Clculo de la

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33/36


Caso 6. Ciclo de secado con turbina de gas


A.1. Datos tcnicos Potencia elctrica nominal 6.750 kWe Tipo de combustible gas natural Tensin de interconexin 0,4 50 kV Temperatura anual media 15C Disponibilidad de la cogeneracin 95% La planta dispone de caldera de apoyo


Horas de funcionamiento de la fbrica: 8.000 h/ao Horas de funcionamiento de la cogeneracin: 7.600 h/ao Toda la electricidad es consumida in situ Periodos de operacin:

o Periodo 1. 25,19 kg/s de gases calientes transferidos a secadero a 495,2 C.Temperatura de salida de secadero de 105 C. Se produce el secado debarbotina a un caudal de 51,6 t/h con un 30% de humedad hasta un 6% dehumedad. Supone el 80% del tiempo de operacin

o Periodo 2. 25,23 kg/s de gases calientes transferidos a secadero a 561,2 C.Temperatura de salida de secadero de 104,6 C. Se produce el secado debarbotina a un caudal de 61,3 t/h con un 30% de humedad hasta un 6% dehumedad. Supone el 20% del tiempo de operacin


Barbotina

Atomizado

Humedad:6%

Humedad:

30%

G1

G2

- 33 -

TURBINA DE GAS

POSTCOMBUSTIN

SECADERO


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MWhPCI 126.246,3 31.561,6 157.807,9

Fno-CHP,H postcombustin MWhPCI 0,0 3.040,0 3.040,0E (electricidad generada) MWhe 41.040,0 10.260,0 51.300,0


En este caso se aplicar la siguiente frmula para el clculo del calor entregado a proceso:

)( 21 hhmH =

donde:

m Caudal de gas caliente entregado por la turbina de gas al secadero. Este valorprocede de los datos medidos en planta, y son los siguientes para cada periodo:


1h Entalpa del gas caliente de entrada a secadero. Este valor se ha calculado por lasiguiente frmula indicada en esta Gua a partir de la temperatura:

11

6

101 )101,929952,0(][ TTTChT

pm +==

donde T1 ha de expresarse en C, y h resulta en kJ/kg. El valor de la temperatura deentrada es de 495,2C y 561,2C para los periodos 1 y 2 respectivamente,resultando un valor de h1 de 515,4 KJ/kg y 587,5 kJ/kg para los periodos 1 y 2respectivamente.

2h Entalpa del gas de salida de secadero. Este valor se ha calculado de la misma forma

que la antes indicada. De este modo, teniendo en cuenta que el valor de latemperatura de salida para cada periodo es de 105C y 104,6C, resultando valoresde h2 de 105,5 KJ/kg y 105,1 kJ/kg para los periodos 1 y 2 respectivamente.





periodo1

Valorperiodo

2

Valorperiodo

anualClculo

Hno-CHP postcombustin MWht 0,0 2.492,8 2.492,8 Fno-CHP,H caldera convencional 90%


CHPnoCHP HHH =

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35/36






Por otra parte el valor de Ref H se obtiene del Anexo II de la citada Decisin. El valor detemperatura de gases de entrada al secadero en todo caso es superior a 250C, por lo quesegn la Decisin han de emplearse los valores de calor directo. De este modo resulta un

valor para el gas natural del 82%.El REE requerido por el RD 661/2007 es del 59%, mientras que el rendimiento global umbralpropuesto por el Anexo II del RD 6167/2007 es del 75%.



REEminimo 59%0 75%

D. Clculo de REE


%1,83=+

+

=

HefR

HHFF

EREE





El rendimiento global de la planta es el siguiente:

%4,829,807.157

1,785.78300.51=

+=

+=

CC

CHP

F

HE

La planta posee un rendimiento global () superior al rendimiento umbral 0 establecido porel Anexo II del RD 616/2007, por lo que toda la electricidad generada (E) es decogeneracin. De este modo:

eCHPMWhEE 0,300.51==


En este caso, al ser ECHP igual a E, el valor de Eno-CHP es nulo. De este modo:

MWhFF CCCHP 9,807.157==

- 35 -


36/36



%5,329,807.157

300.51

%9,499,807.157

1,785.78

===

===

CHP

CHP

CHP

CHP

F

EECHP

F

HHCHP


%7,21100%5,32%9,49

11100

11 =

+

=

+

=

48,6%82%ERef

ECHP

HRef

HCHPPES

La planta logra el PES requerido por la Directiva 2004/8/CE para ser considerada de alta

eficiencia, por lo que tiene derecho a percibir garantas de origen por una cuanta de ECHP.

GUÍA TÉCNICA PARA LA MEDIDA Y DET. CALOR UTIL- CASOS PRÁCTICOS

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