|
Autor/a
Arregui Balbuena, Carlos
|
Les emissions de CO2 han esdevingut en un problema des que l’avenç tecnològic provoqués una sobreproducció d’aquest gas, tenint com a conseqüència l’anomenat efecte hivernacle en el planeta. Avui en dia, existeix una gran preocupació per mitigar els seus efectes i s’estan estudiant diferents opcions per solucionar aquest problema. La majoria d’elles passen per la captura i el posterior emmagatzemat, o reutilització, de CO2 (CCUS). Donat que la captura de CO2 de l’atmosfera no és eficient degut a la seva baixa concentració (al voltant del 0,04%), és necessari capturar-lo directament a la font d’emissió. Aquestes fonts són, en un percentatge significatiu, plantes de generació elèctrica, ja que es basen en la combustió de combustibles fòssils. Com els nivells d’emissions per plantes de cicle combinat de gas natural sense planta de captura se situen avui en dia al voltant dels 350 kgCO2/MWh, s’espera que no puguin operar sense CCUS passat el 2030, d’acord amb la majoria de les regulacions europees.
Una de les formes de captura més utilitzada és l’absorció química amb monoetanolamina (MEA) en solució al 30% en pes, degut a la ràpida cinètica que presenta al reaccionar amb el CO2 i la seva capacitat de regeneració, canviant les condiciones de temperatura i pressió del procés. No obstant, el principal problema amb la captura de CO2 de la combustió de gas natural és que està molt diluït per la gran quantitat d’aire utilitzat en una turbina de gas, obtenint una baixa concentració (3-4%).
Això porta a una absorció ineficaç, que requereix una gran quantitat de solut per absorbir CO2. Amés, l’excés d’oxigen crea problemes de degradació del dissolvent i corrosió en els equips.
En aquest treball es presenta un estudi de simulació complert de la combinació d’una planta de generació elèctrica de cicle combinat per combustió de gas natural acoblada a una planta de captura de carboni amb MEA. En particular, s’avalua l’efecte de l’enriquiment del contingut de CO2 en la càmera de combustió per injecció d’aquest gas junt amb aire a l’entrada del compressor per veure com es veuen afectades tant la planta de generació elèctrica com la planta de captura de carboni.
La reacció del gas natural se simula mitjançant CHEMKIN®, programa especialitzat en modelar la reacció de combustió d’hidrocarburs que utilitza el mecanisme cinètic GRIMECH 3.0. Addicionalment, s’estudia un cicle de vapor amb una turbina de gas SGT6-2000E del catàleg de Siemens utilitzant Aspen HYSYS v10. Finalment, la planta de captura s’avalua mitjançant una simulació amb el programa Aspen Plus v10. Els resultats de la generació i consum d’ambdues plantes s’integren per veure com es comporta el sistema complert en funció de diferents concentracions de CO2.
Per acabar, es realitza un estudi econòmic per comprovar la viabilitat d’aquesta instal·lació combinada en funció de l’enriquiment de CO2, discutint els efectes en la generació d’energia front al CO2 recuperat.
|
|
