Optimización de ciclos de potencia integrados con procesos de captura y compresión de CO2 considerando aspectos económicos y ambientales

Abstract

The increasing demands of energy, as well as the increased greenhouse gas emissions associated with the different generation processes of energy, make it necessary the research of sustainable alternatives to reduce those emissions and also keep satisficing the global energy demands. Among the various alternatives that can be found are the energy integration of power cycles coupling with systems of carbon capture and compression (SCC). This work proposes the optimization of those systems for the natural gas combined cycle plant, taking into account economic and environmental aspects. In Chapter IV the simulations for the PCC process as well as the SCC and the organic Rankine cycle (ORC) are developed in ASPEN PLUS™, in a first instance separately and then together according to the three different Scenarios considered in the thermal integration with the SNYHEAT model programmed in GAMS™, where it was obtain as a result the global efficiency of 50.7% for the first integration, 50.73% for the second integration with the fixed ORC and 50.9% for the open ORC. Chapter V presents a life cycle analysis for each of the scenarios considered in Chapter IV where the main parameter of environmental impact measurement is the global warming potential (GWP) which considers the amount of emissions of Carbon dioxide equivalent per kWh generated in the process obtaining as main result the decrease of the GWP by 78% when the SCC are added to the PCC plant.

Las crecientes demandas de energía, así como el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a los diferentes procesos de generación de esta, hacen necesaria la búsqueda de alternativas sustentables para disminuir dichas emisiones y además seguir satisfaciendo la necesidad energética mundial. Entre las diversas alternativas que se puede encontrar están la integración energética de ciclos de potencia y el acoplamiento con sistemas de captura y compresión (SCC) de CO2. En este trabajo se propone la optimización de dichos sistemas para el proceso de generación de energía de ciclo combinado con gas natural atendiendo aspectos económicos y ambientales. El Capítulo IV se desarrolla la simulación del proceso de ciclo combinado (PCC) así como también de los SCC y del ciclo Rankine orgánico (CRO) en el software ASPEN PLUS™ en una primera instancia por separado y posteriormente juntos de acuerdo con los 3 diferentes escenarios considerados en la integración térmica con el modelo SNYHEAT programado en GAMS™ en donde se tiene como resultados la eficiencia global de 50.7% para la primera integración, 50.73% para la segunda integración con el CRO fijo y 50.9% para la integración con el CRO abierto. En el capítulo V se presenta un análisis de ciclo de vida para cada uno de los escenarios considerados en el capítulo IV en donde el principal parámetro de medición del impacto ambiental es el potencial de cambio climático (GWP) el cual considera la cantidad de emisiones de bióxido de carbono equivalente por kW generado en el proceso obteniendo como principal resultado la disminución del GPW un 78% al agregar al PCC los SCC.