26 de junio de 2017
Resumen:
La tecnología de los ciclos de Rankine orgánicos (ORC) está presente mundialmente, existiendo en la actualidad numerosos fabricantes que disponen de equipos comerciales para distintas aplicaciones. El número de plantas de cogeneración a partir de biomasa con ciclo ORC en operación en Europa supera las 300, con una presencia significativa en los países de Europa Central pero escasa en España.
A lo largo de esta Tesis se analiza la viabilidad técnica y económica de una planta de cogeneración mediante ciclo de Rankine orgánico y caldera de biomasa, procedente de residuos agrícolas o forestales locales, instalada en poblaciones rurales de la España peninsular con red de distrito existente.
En la primera fase se ha analizado la viabilidad técnica del ciclo comparando los resultados de rendimiento y ahorro de energía primaria en ciclos ORC básicos o con regeneración y procesos subcríticos y supercríticos, y la viabilidad económica según tamaño de planta y horas de operación. Para llevar a cabo el trabajo se ha realizado un análisis sobre el comportamiento de varios fluidos orgánicos comerciales en las distintas configuraciones para definir el ciclo óptimo en carga completa y modo cogeneración.
El cálculo de la demanda térmica para el correcto dimensionamiento de la planta se ha llevado a cabo mediante el desarrollo de una metodología propia a partir de las pautas indicadas por el Código Técnico de la Edificación y documentos publicados por el IDAE en función de las zonas climáticas utilizando datos de grados-día y radiación.
Se ha incorporado al estudio la disponibilidad de biomasa local y el precio real de la misma procedente de residuos agrícolas y forestales cercanos a las posibles ubicaciones de las plantas. Para evaluar los recursos, así como los gastos de recolección y transporte de biomasa residual, agrícola y forestal, se ha hecho uso de la herramienta BIORAISE.
El estudio se completa con el análisis de rentabilidad a carga completa y a carga parcial de la planta con el fin de ampliar las horas de funcionamiento, tanto en modo cogeneración (producción de calor y electricidad), como en modo trigeneración (producción de calor, refrigeración y electricidad).
Los resultados muestran que los ciclos ORC con combustión de biomasa procedente de residuos forestales o agrícolas, son viables en modo cogeneración, sin subvenciones ni subsidios, en poblaciones de más de 15.000 habitantes en zonas climáticas con inviernos fríos (alta demanda de calefacción). En dichas localidades, la rentabilidad de la planta supera el 10%. La operación en modo trigeneración, solo es rentable en poblaciones con veranos calurosos (alta demanda de refrigeración).
Desde el punto de vista medioambiental, en modo cogeneración, el “ahorro de energía primaria” obtenido en todas las plantas supera significativamente el 10%, valor mínimo para las unidades de alta eficiencia según el Real Decreto 616/2007. Mientras que en modo trigeneración, este valor tan solo se supera en zonas climáticas con inviernos fríos.
Igualmente, se observa la viabilidad de aprovechamiento de biomasa procedente de residuos agrícolas o forestales, fomentando la economía local y gestión sostenible. Zonas con fuerte sector agrario permiten precios de la biomasa que no superan los 8 €/MWht, mientras que, en zonas de montaña, basadas en economías forestales, el precio supera los 12 €/MWht.
Cita:
M. Uris Mas (2017), Viabilidad técnico-económica de la cogeneración para el sector residencial en España a apartir de biomasa mediante ciclo de rankine orgánico. Madrid (España).
