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Autor/a
Arregui Balbuena, Carlos
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Las emisiones de CO2 se han convertido en un problema desde que el avance tecnológico provocó una sobreproducción de este gas, teniendo como consecuencia el llamado efecto invernadero en el planeta. Hoy en día, existe una gran preocupación por mitigar sus efectos y se están estudiando diferentes opciones para solucionar este problema. La mayoría de ellas pasan por la captura y posterior almacenamiento, o reutilización, de CO2 (CCUS). Dado que la captura de CO2 de la atmósfera no es eficiente debido a su baja concentración (alrededor del 0,04%), es necesario capturarlo directamente en la fuente de emisión. Estas fuentes de emisión son, en un porcentaje significativo, plantas de generación eléctrica, ya que se basan en la combustión de combustibles fósiles. Como los niveles de emisiones para plantas de ciclo combinado de gas natural sin planta de captura se sitúan hoy en día alrededor de 350 kgCO2/MWh, se espera que no puedan operar sin CCUS pasado 2030, de acuerdo con la mayoría de las regulaciones europeas.
Una de las formas de captura más utilizadas es la absorción química con monoetanolamina (MEA) en solución al 30% en peso, debido a la rápida cinética que presenta al reaccionar con el CO2 y su capacidad de regeneración, cambiando las condiciones de temperatura y presión del proceso. Sin embargo, el principal problema con la captura de CO2 de la combustión de gas natural es que está muy diluido por la gran cantidad de aire utilizado en una turbina de gas, obteniendo una baja concentración (3-4%). Esto conduce a una absorción ineficaz, que requiere una gran cantidad de soluto para absorber CO2. Además, el exceso de oxígeno crea problemas de degradación del disolvente y corrosión en los equipos.
En este trabajo se presenta un estudio de simulación completo de la combinación de una planta de generación eléctrica de ciclo combinado por combustión de gas natural acoplada a una planta de captura de carbono con MEA. En particular, se evalúa el efecto del enriquecimiento del contenido de CO2 en la cámara de combustión por inyección de este gas junto con aire en la entrada del compresor para ver cómo se ven afectadas tanto la planta de generación eléctrica como la planta de captura de carbono. La reacción del gas natural se simula mediante CHEMKIN®, programa especializado en modelar la reacción de combustión de hidrocarburos que utiliza el mecanismo cinético GRIMECH 3.0. Adicionalmente, se estudia un ciclo de vapor con una turbina de gas SGT6-2000E del catálogo de Siemens utilizando Aspen HYSYS v10. Finalmente, la planta de captura se evalúa mediante una simulación con el programa Aspen Plus v10.
Los resultados de generación y consumo de ambas plantas se integran para ver cómo se comporta el sistema completo en función de diferentes concentraciones de CO2.
Finalmente, se realiza un estudio económico para comprobar la viabilidad de esta instalación combinada en función del enriquecimiento de CO2, discutiendo los efectos en la generación de energía frente al CO2 recuperado.
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