Análisis técnico-económico de la sustitución del ciclo de vapor por un ORC en configuraciones de ciclo combinado.

Abstract

El presente proyecto pretende evaluar la viabilidad técnico-económica de aplicar ciclos Orgánicos Rankine (ORC) como sustitutos del tradicional ciclo de vapor de un ciclo combinado, tanto a centrales comerciales (200-400MW) como a microturbinas de gas (30-200kW). En primer lugar, se realizan modelos para distintas configuraciones de microturbinas de gas (100kW), turbina mediana (40MW) y turbina grande de gas (300MW), analizando la integración de un regenerador en el ciclo de gas así como el acoplamiento de un ciclo ORC subcrítico/supercrítico regenerado/sin regenerar al mismo. Asimismo, se lleva a cabo un estudio de selección de fluidos para el ciclo ORC entre los que se incluyen: HFC, aceites siliconados, hidrocarburos, tolueno, benceno, etc. En segundo lugar, se realiza un análisis económico, según el método de los costes normalizados, de aquellos modelos que han resultado viables técnicamente. Para ello, se analiza la rentabilidad de dichas configuraciones en aplicaciones de uso exclusivo de producción eléctrica, cogeneración empleando el calor del condensador y/o caldera de recuperación, o una combinación de ambas.

The present project aims to evaluate the technical-economic feasibility of applying Organic Rankine Cycles (ORC) as substitutes of the traditional steam cycle of a combined cycle, both for commercial power plants (200-400MW) and micro gas-turbines (30-200kW). Firstly, models are made for different configurations of micro gas-turbines (100kW), small gas turbines (40MW) and large gas turbines (300MW) by analyzing the integration of a regenerator in the gas cycle as well as the coupling of a subcritical/supercritical ORC with/without regenerator. In addition, a fluid selection study is carried out for the ORC cycle, comprising: HFC, silicone oils, hydrocarbons, toluene, benzene, etc. Secondly, an economic analysis is developed, according to the levelized cost method, for those models that have resulted technically viable. To achieve this, the profitability of these configurations is analyzed for applications of uniquely electrical production, cogeneration by using the condenser’s and/or the recovery boiler’s heat, or a combination of both.