Cogeneración

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Turbina de Gas

Las turbinas de gas son una tecnología bien establecida para la generación de electricidad, además de que producen gases de escape a altas temperaturas que son susceptibles de ser utilizados para la generación de vapor en sitio o para la generación adicional de electricidad.

Principio de funcionamiento/ componentes

La turbina consiste de tres elementos principales:

  • Compresor
  • Cámara de Combustión
  • Turbina
Ciclo de trabajo/ termodinámico

Las turbinas de gas operan bajo un ciclo termodinámico conocido como “Ciclo de Brayton”. En este ciclo el aire del exterior es comprimido, calentado y posteriormente expandido en la turbina, quedando como excedente la diferencia entre la potencia generada en ella y la que es requerida para comprimir el aire. La potencia eléctrica producida por la turbina y requerida por el compresor es proporcional a la temperatura absoluta de los gases de escape.

Actualmente, existen diversas variaciones del ciclo de Brayton, por ejemplo, se puede disminuir el consumo de combustible mediante el precalentamiento del aire comprimido con los gases de escape de la turbina a través de un recuperador o regenerador; se puede reducir el trabajo del compresor , y por ende, aumentar la potencia generada mediante etapas de inter o pre enfriamiento; o bien, se pueden utilizar los gases de escape para generar vapor y así generar electricidad adicional en un ciclo combinado.
Clasificación/ modo de operación

Esquemas de operación:

  • Ciclo abierto
  • Ciclo cerrado

Tipos de turbinas de gas:

  • Aeroderivadas
  • Industriales
Tamaño 500 kW a 250 MW
Combustibles Líquidos o gaseosos (gas natural, gas de síntesis, biogás, etc.).
Ventajas
  • Tecnología probada
  • Costos de inversión bajos
  • Menor impacto ambiental (dependiendo del combustible utilizado)
  • Alta temperatura de los gases de escape
Desventajas
  • Relación potencia eléctrica/ potencia calorífica constante
  • Reducción de la eficiencia bajo condiciones de operación de cargas parciales

Cogeneración con turbina de gas

 

Fuente: Diplomado en Cogeneración, Módulo 3 “Turbinas de gas”, (GIZ, 2012).