Integración energética de una planta de potencia para la generación sustentable

Abstract

This Thesis presents a general model for the optimization of a thermo-electrical power plant for a sustainable generation of electricity, which takes as a basis economic and environmental considerations. It should be noticed that nowadays the high energy consumption is one of the main problems because most of the energy is obtained through the burn of fossil fuels. In Mexico, there are around 180 power plants, almost half of them are thermo-electrical units that use mostly natural gas as burning agents in the corresponding boiler. This type of power plants is the most economic because it is the one that produces the highest profit, but it also emits most of the harmful atmospheric contaminants and greenhouse gases in comparison with info:eu-repo/semantics/other industrial sectors. In this work, it is proposed a scheme that allows considering the interaction between all of the process variables on the power plant in order to get a mathematical model that allows satisfying limits for the greenhouse gas emissions whereas the net profit is maximized. The proposed optimization formulation is based on the use of genetic algorithms linked to the software Aspen Plus®, Matlab® and Visual Basic®.

En el presente trabajo de tesis se propone un modelo de optimización general para el diseño y operación de una central termoeléctrica para una generación sustentable de electricidad tomando como base consideraciones económicas y ambientales, ya que el alto consumo de la energía es uno de los mayores problemas hoy en día debido a que la mayoría de la energía es obtenida a través de la quema de combustibles fósiles. En México existen alrededor de 180 centrales de potencia, siendo cerca de la mitad de ellas centrales termoeléctricas que utilizan principalmente gas natural como agente combustible en la caldera. Este tipo de plantas de potencia son las más económicas que hay, por lo tanto, son las que mayor beneficio producen, pero también emiten la mayor parte de algunos contaminantes atmosféricos dañinos y gases de efecto invernadero en comparación a cualquier otro ramo industrial. En este trabajo se propone un sistema que permite considerar la interacción de todas las variables de proceso en la planta de potencia para lograr así obtener un modelo matemático que permita satisfacer restricciones para las emisiones de gases de efecto invernadero y maximizando el beneficio neto asociado a la operación de la planta. El modelo de optimización con el que se resolvió el problema formulado se basa en la utilización de algoritmos genéticos integrando el uso de los softwares Aspen ®, Matlab ® y Visual Basic ®.