Tema: turbinas ORC

Hola a todos,

Qerría saber si alguién se ha planteado un proyecto de concentración (espejos cilindro parabólicos o espejos fresnel) con una turbina ORC? Yo estaría muy interesado en participar de alguna forma, hice un proyecto final de carrera sobre plantas termoeléctricas de cogeneración incluyendo simulaciones de las plantas (con TRNSYS) y estudios económicos.
Para los que no sepan que son turbinas ORC, son turbinas que trabajan con un fluido orgánico en vez de agua/vapor. La ventaja de ellas es que consiguen rendimientos altos ya para pequeñas potencias y (100kW-2MW) y para cargas parciales. Además están perfectas para la cogeneración y para la hibridación con una planta de biomasa. Eso es porque la temperatura que hace falta para su accionamiento puede ser relativamente baja (según el modelo elegido de 100°C o menos hasta 300°C y más) y la temperatura de condensación puede ser más alta que la de las turbinas de vapor, así que se puede aprovechar el "calor residual" para desaladoras, calefacción+refrigeración (mediante máquinas de absorción/adsorción), ACS, piscinas, ...
Ya hay muchas de esas plantas (sobre todo para plantas de biomasa y energía geotérmica) que funcionan perfectamente, pero para plantas termoeléctricas no se está usando. Yo lo veo algo que puede ser bastante rentable (por ejemplo en combinación con una desaladora y una planta de biomasa) y que en vez de gastar agua (por torres de refrigeración) puede producir agua potable (desalación de agua marina). Además el campo de captación se podría formar por captadores más faciles, porque pueden trabajar a temperaturas más bajas. Con los mismos captadores que para las típicas plantas de 50MWs se conseguiría un mayor rendimiento (menos pérdidas de calor) y además se podría aprovechar más del 90% de la energía solar térmica obtenida (aprox. 20% eléctrica y 75% térmica).
Bueno, ya no cuento más que losque quieren saber más se pueden informar a través del google y ahora os pongo también páginas webs de unos fabricantes de turbinas ORC, no he encontrado ninguno español:

Turboden (página en italiano, inglés y alemán)

CONPOWER Energieanlagen (página en inglés y alemán)

Herzlich willkommen - Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH (página en alemán y inglés)

Saludos

Matthias

Muy interesante, gracias.

Hola, el tema de la turbina orc parece interesante, si puedes ponte en contacto mail: boly33@hispavista.com

Esas turbinas ORC,no cabe duda de que son una maravilla. Alto rendimiento:Trabajando entre las temperaturas de 300º C y ¿40º C?.Esta ultima temperatura nos permite desalar por vaporización instantanea. El trabajo máximo obtenido (independientemente de que sea un fluido orgánico) (Se emplea este tipo de fluidos para disminuir el volumen de la máquina)sería de: 1- (T2/T1)= 1- 573/313= 0,46 (46%).pero como no es un ciclo de Carnot el trabajo máximo es de:Media logaritmica de temperaturas= (573-313)/ Ln(573/313)= 433º K.
Rendimiento:1- 313/433= 0,28 (28%). No hago el cálculo de los 100ºC ,por que no creo que sea necesario.Creo que lo de desalar y muchisimo menos lo de la máquina de absorción no es adecuado para este sistema. De todos modos yo no trato con esto de desilusionar a nadie. Solo trato de contribuir a esclarecer muy modestamente lo que podemos hacer con la energía ,sin hacer mucho caso de los cantos de sirena de algunos fabricantes de equipos para transformación de la energía solar térmica en trabajo de eje.

En mi humilde opinión, la energía solar, al ser una energía gratuita, tampoco importa mucho si el rendimiento es pequeño. Cabe valorar más si la instalación es rendible económicamente o no.

Saludos.

Tienes razón, xavimarin; la energía solar es gratuita, pero no es lo mismo cuando la instalación es para uso propio ;que para venderla. Aqui hay que afinar bastante para ser competitivos.

Hombre, por descontado que es mejor una turbina que te dé mejor rendimiento a la temperatura de trabajo que otra, eso no lo discuto.

Lo que queiro resaltar es que es infinítamente mejor generar electricidad con energía solar que con carbón, aunque el rendimiento térmico de la producción sea mejor con el segundo que con el priemro.

Salud y fuerza.

@Ergio

Está claro que cuanto más diferencia de temperatura tenemos, mayor rendimiento conseguimos. Pero este rendimiento sólo refleja la parte mecánica (que se transforma con un generador en energía eléctrica) y no la energía total que obtenemos del sistema. Si renuncio a una parte del rendimiento eléctrico/mecánico y consigo sacar mucho más en forma de calor aprovechable para distintos usos de lo que pierdo en rendimiento mecánico, esto si que hace sentido, tanto económico como ecológico. Si no es viable económicamente, esto es porque se paga una prima muy alta para la energía eléctrica (a partir de energía solar) y la energía térmica no se aprecia...
Aparte, muchos sitios adecuados para la termoeléctrica "convencional" tienen problemas con el suministro de agua para las torres de refrigeración que hacen falta para conseguir mayores rendimientos eléctricos y buscan soluciones como depósitos enormes de inercia que se enfrían por la noche (ejemplo ENERSTAR, Villena) para reducir el consumo de agua. Si quitas la torre de refrigeración, te quitas el problema del suministro de agua y te ahorras mucho dinero que te cuestan el agua, la torre, depósitos etc.
Calculemos un ejemplo:
1) planta termoeléctrica convencional: rendimiento nominal energía eléctrica/energía solar aprox. 20% (70% colector [400°C] * 30% turbina * 95% generador)
energía total obtenida: 20% eléctrica + 0% térmica
2) planta ORC con cogeneración: rendimiento nominal energía eléctrica/energía solar aprox. 14% (75% colector [300°C] * 20% turbina * 95% generador)
energía total obtenida: 14% eléctrica + 57% térmica (por ejemplo en forma de agua caliente sanitaria)

Ahora si aprovechamos la energía eléctrica del ejemplo 1) para el producir agua caliente sanitaria (ACS) con termos eléctricos (como es el caso en casi todas las multiviviendas), sacamos igual un 95% de la energía eléctrica en forma de ACS, pues en total unos 20% * 95% = 19% de la energía solar.

Esa misma cantidad de ACS x 3 sacamos de la cogeneración del ejemplo 2) sin gastar nada de la electricidad que producimos, así que yo sigo considerando que la cogeneración es una cosa buena y viable, puesto que la energía térmica obtenida se aprovecha bien.

Saludos

Iniciado por Hlebtomane

@Ergio

Está claro que cuanto más diferencia de temperatura tenemos, mayor rendimiento conseguimos. Pero este rendimiento sólo refleja la parte mecánica (que se transforma con un generador en energía eléctrica) y no la energía total que obtenemos del sistema. Si renuncio a una parte del rendimiento eléctrico/mecánico y consigo sacar mucho más en forma de calor aprovechable para distintos usos de lo que pierdo en rendimiento mecánico, esto si que hace sentido, tanto económico como ecológico. Si no es viable económicamente, esto es porque se paga una prima muy alta para la energía eléctrica (a partir de energía solar) y la energía térmica no se aprecia...
Aparte, muchos sitios adecuados para la termoeléctrica "convencional" tienen problemas con el suministro de agua para las torres de refrigeración que hacen falta para conseguir mayores rendimientos eléctricos y buscan soluciones como depósitos enormes de inercia que se enfrían por la noche (ejemplo ENERSTAR, Villena) para reducir el consumo de agua. Si quitas la torre de refrigeración, te quitas el problema del suministro de agua y te ahorras mucho dinero que te cuestan el agua, la torre, depósitos etc.
Calculemos un ejemplo:
1) planta termoeléctrica convencional: rendimiento nominal energía eléctrica/energía solar aprox. 20% (70% colector [400°C] * 30% turbina * 95% generador)
energía total obtenida: 20% eléctrica + 0% térmica
2) planta ORC con cogeneración: rendimiento nominal energía eléctrica/energía solar aprox. 14% (75% colector [300°C] * 20% turbina * 95% generador)
energía total obtenida: 14% eléctrica + 57% térmica (por ejemplo en forma de agua caliente sanitaria)

Ahora si aprovechamos la energía eléctrica del ejemplo 1) para el producir agua caliente sanitaria (ACS) con termos eléctricos (como es el caso en casi todas las multiviviendas), sacamos igual un 95% de la energía eléctrica en forma de ACS, pues en total unos 20% * 95% = 19% de la energía solar.

Esa misma cantidad de ACS x 3 sacamos de la cogeneración del ejemplo 2) sin gastar nada de la electricidad que producimos, así que yo sigo considerando que la cogeneración es una cosa buena y viable, puesto que la energía térmica obtenida se aprovecha bien.

Saludos

Efectivamente; La cogeneración es muy interesante cuando se require energía térmica para procesos en la industria ,o como en este caso, para ACS.Pero logicamente una instalación solar en medio del campo ,dificilmente puede evacuar esa energía. En cuanto a utilizar resistencias electricas para calentar ACS; Ni pensarlo.

Iniciado por Ergio

Esas turbinas ORC,no cabe duda de que son una maravilla. Alto rendimiento:Trabajando entre las temperaturas de 300º C y ¿40º C?.Esta ultima temperatura nos permite desalar por vaporización instantanea. El trabajo máximo obtenido (independientemente de que sea un fluido orgánico) (Se emplea este tipo de fluidos para disminuir el volumen de la máquina)sería de: 1- (T2/T1)= 1- 573/313= 0,46 (46%).pero como no es un ciclo de Carnot el trabajo máximo es de:Media logaritmica de temperaturas= (573-313)/ Ln(573/313)= 433º K.
Rendimiento:1- 313/433= 0,28 (28%). No hago el cálculo de los 100ºC ,por que no creo que sea necesario.Creo que lo de desalar y muchisimo menos lo de la máquina de absorción no es adecuado para este sistema. De todos modos yo no trato con esto de desilusionar a nadie. Solo trato de contribuir a esclarecer muy modestamente lo que podemos hacer con la energía ,sin hacer mucho caso de los cantos de sirena de algunos fabricantes de equipos para transformación de la energía solar térmica en trabajo de eje.

Totalmente en contra

Este tipo de tecnología es el futuro de la trigeneración y del correcto aprovechamiento de la energía solar (muchísimo mejor que la PV) Fíjate si estarás equivocado que el frabricante del fluido de trabajo es Honeywell y tienen un interés brutal en que esto salga adelante. (Solar+ORC)

De este tipo de equipos Turboden tiene puestos un montón de ellos en Europa, la geotermia utiliza este tipo de tecnología (también usan el ciclo Kalina). Que en España no se pongan (ya hay uno en Castellón) no quiere decir que los fabricantes nos intenten vender la moto.