Problemas Cogeneracion
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UNIVERSIDAD DE CÁDIZ FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO: Máquinas y Motores Térmicos “Tecnología Energética” Tema 8 Prof.: Juan M. Amaya Recio 1 PROBLEMAS SOBRE COGENERACIÓN PROBLEMA 1.- En una instalación industrial se consumen al año 70300 Mwh de electricidad de la red, con un funcionamiento medio de 7300 horas. Por otra parte se dispone de una caldera de capacidad nominal 60000 kg/hora de vapor a 4 bar y 300 ºC a la que también puede considerarse el mismo tiempo de funcionamiento anual, con rendimiento medio del 85% y retorno de condensados a 90ºC. Estudiar el ahorro de energía primaria que supondría la instalación de un sistema cogeneración cuya relación “calor/ electricidad” fuese 3, que atendiera toda la necesidad energética eléctrica de la planta y cuyo rendimiento global fuese 0,8. Considérese 0,33 el rendimiento medio de la generación y transporte de energía eléctrica de la red; y 0,9 el rendimiento de la producción separada de calor (gas natural). Calcular el rendimiento eléctrico equivalente del sistema de cogeneración. Estudiar el valor económico del ahorro de energía para el usuario en base a: 0,09 euros/ kwh eléctrico 0,40 euros / Nm 3 de gas PROBLEMA 2.- En una instalación industrial se consume al año la siguiente energía con 7000 horas de funcionamiento al año: Eléctrica de la red: 2 10 8 kwh Térmica útil a base de calderas de rendimiento medio 0,85 : 3 10 11 kcal Evaluar el ahorro de energía primaria que supondría en esta industria una instalación de cogeneración con rendimiento eléctrico de 27 % , rendimiento global de 80 % y potencia eléctrica de 20 Mw. Considérese 0,33 el rendimiento medio de la generación y transporte de energía eléctrica de la red; y 0,9 el rendimiento de la producción separada de calor (gas natural). PROBLEMA 3.- En una instalación industrial se necesitan al año: 1,5·10 6 kwh térmicos y 0,25·10 6 kwh eléctricos, con 4000 horas de funcionamiento al año. Estudiar el ahorro de energía primaria que supondría la instalación de un sistema de cogeneración a base de motores de combustión interna alternativo a gas, de 15 kw de potencia eléctrica y 28500 kcal/ h de producción térmica, con consumo de 4,6 Nm 3 / h de gas con PCS = 10620 kcal/ Nm 3 .
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UNIVERSIDAD DE CÁDIZ FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO: Máquinas y Motores Térmicos “Tecnología Energética” Tema 8
Prof.: Juan M. Amaya Recio
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PROBLEMAS SOBRE COGENERACIÓN PROBLEMA 1.- En una instalación industrial se consumen al año 70300 Mwh de electricidad de la red, con un funcionamiento medio de 7300 horas. Por otra parte se dispone de una caldera de capacidad nominal 60000 kg/hora de vapor a 4 bar y 300 ºC a la que también puede considerarse el mismo tiempo de funcionamiento anual, con rendimiento medio del 85% y retorno de condensados a 90ºC. Estudiar el ahorro de energía primaria que supondría la instalación de un sistema cogeneración cuya relación “calor/ electricidad” fuese 3, que atendiera toda la necesidad energética eléctrica de la planta y cuyo rendimiento global fuese 0,8. Considérese 0,33 el rendimiento medio de la generación y transporte de energía eléctrica de la red; y 0,9 el rendimiento de la producción separada de calor (gas natural). Calcular el rendimiento eléctrico equivalente del sistema de cogeneración. Estudiar el valor económico del ahorro de energía para el usuario en base a: 0,09 euros/ kwh eléctrico 0,40 euros / Nm3 de gas PROBLEMA 2.- En una instalación industrial se consume al año la siguiente energía con 7000 horas de funcionamiento al año:
Eléctrica de la red: 2 108 kwh Térmica útil a base de calderas de rendimiento medio 0,85 : 3 10 11 kcal
Evaluar el ahorro de energía primaria que supondría en esta industria una instalación de cogeneración con rendimiento eléctrico de 27 % , rendimiento global de 80 % y potencia eléctrica de 20 Mw. Considérese 0,33 el rendimiento medio de la generación y transporte de energía eléctrica de la red; y 0,9 el rendimiento de la producción separada de calor (gas natural). PROBLEMA 3.- En una instalación industrial se necesitan al año: 1,5·106 kwh térmicos y 0,25·106 kwh eléctricos, con 4000 horas de funcionamiento al año. Estudiar el ahorro de energía primaria que supondría la instalación de un sistema de cogeneración a base de motores de combustión interna alternativo a gas, de 15 kw de potencia eléctrica y 28500 kcal/ h de producción térmica, con consumo de 4,6 Nm3 / h de gas con PCS = 10620 kcal/ Nm3.
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Considerar un rendimiento de 0,9 para la producción separada de calor y 0,35 para el rendimiento medio de la generación y transporte de la energía eléctrica de la red. Estudiar el valor económico del ahorro de energía para el usuario en base a: 0,09 euros/ kwh eléctrico 0,40 euros / Nm3 de gas S O L U C I O N E S Problema 1 Consumo de energía primaria sin cogeneración: 597,9· 106 kw·h / año Consumo de energía primaria con cogeneración: 480,65· 106 kw·h / año Ahorro de energía primaria con cogeneración: 10.098 tep/ año Problema 2 Consumo de energía primaria sin cogeneración: 1.016· 106 kw·h / año Consumo de energía primaria con cogeneración: 782 · 106 kw·h / año Ahorro de energía primaria con cogeneración: 20.153 tep/ año Problema 3 Consumo de energía primaria sin cogeneración: 2,381· 106 kw·h / año Consumo de energía primaria con cogeneración a base de 4 motores : 1,924· 106 kw·h / año Ahorro de energía primaria con cogeneración: 457.000 kw·h / año Gasto economico en energía para el ussuario: * Sin cogeneración gas de caldera: 54.064 euros/año electricidad : 22.500 euros/año * Con cogeneración
gas para motores y caldera de apoyo: 69.208 euros/año electricidad (apoyo de la red) : 900 euros/año Ahorro económico : 7.355 euros/año a favor de la situación con cogeneración.
