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Tecnología de ciclo higroscópico: una solución para la transición energética

La Tecnología de Ciclo Higroscópico (HCT), propiedad de Imasa Technologies, elimina el problema del agua de refrigeración aumentando la eficiencia neta de las plantas eléctricas que funcionan con energías renovables como las de biomasa y las termosolares.

En un momento de transición energética y de pensamiento sostenible en lo social, ambiental y económico, la tecnología de ciclo higroscópico HCT se presenta como una solución clave, capaz de aumentar la sostenibilidad de las plantas eléctricas existentes y de contribuir a lograr la máxima posible en nuevas instalaciones.

El HCT se basa en un ciclo termodinámico, similar al ciclo Rankine, que se caracteriza por trabajar con compuestos higroscópicos que optimizan la condensación del vapor de salida de la turbina. Para lograrlo, se aumenta la temperatura de condensación para una presión determinada en el absorbedor de vapor, equipo principal de la tecnología. De esta manera, el HCT es capaz de condensar un vapor con una corriente de enfriamiento a una temperatura superior a la temperatura de saturación de dicho vapor. Se mejoran, así, las condiciones de vacío en la salida de la turbina, con menor dependencia de la temperatura ambiente y sin necesidad de consumir agua para la refrigeración.

Según Francisco Javier Rubio Serrano, director de Imasa Technologies e inventor de la tecnología, el HCT permite una mejora ambiental y del rendimiento considerables: “al no depender del agua, el HCT permite ahorrar en el consumo de agua y contribuye claramente a mantener el cauce ecológico de nuestros acuíferos y eliminar el tapón térmico que perjudica a las especies piscícolas de los ríos; y, todo ello, maximizando la producción eléctrica”.

El HCT permitiría desarrollar centrales de biomasa en entornos de difícil acceso a la misma y proyectos de forestación asociados para tratar de recuperar entornos degradados

La mayor parte de las plantas de biomasa y termosolares de España se encuentra en las cuencas hidrológicas del Guadalquivir y el Guadiana, que soportan un gran estrés hídrico.  El 90% de las termosolares utiliza sistemas de refrigeración húmedos, basados en consumo de agua, que conllevan un consumo anual total equivalente a un pantano de media capacidad.

Los consumos de agua oscilan entre los 400.000 m3 al año (plantas sin almacenamiento) y los 800. 000 m3 al año (plantas con almacenamiento). Por otra parte, las plantas que trabajan en modo seco con aerocondensadores (ACC) ven mermado el rendimiento eléctrico neto de la instalación de manera significativa cuando las temperaturas ambientales superan los 25 ºC.

En estos momentos, el HCT es capaz de aportar mejores rendimientos eléctricos netos que un ciclo de vapor cuyo foco frío es una torre de enfriamiento, manteniendo los beneficios de un ACC y eliminando el consumo de agua de refrigeración.

En un futuro cercano, esta tecnología conseguirá más de un 5% de mejora en rendimiento eléctrico neto respecto al ciclo térmico más eficiente del mercado y se podrá llegar a las mínimas presiones tolerables por las turbinas de vapor comerciales (menor a 0,05 bar(a)) durante todo el año, independientemente de la temperatura ambiente. Actualmente, el HCT permite, respecto a cualquier ciclo termodinámico, trabajar a la menor presión de condensación durante más horas al año.

Por tanto, apunta Francisco Javier Rubio, “debemos aplicar esta tecnología y poner en valor el consumo de cada metro cúbico de agua dulce y seguir con el desarrollo de la biomasa y de la termosolar en el sur de España; instamos a nuestras autoridades a que valoren el no uso de agua en procesos industriales o energéticos y limiten el uso de agua en los mismos”.

Gracias a esta tecnología, problemas como la ubicación, ligados a las condiciones ambientales que pueden perjudicar los rendimientos asociados a los proyectos termoeléctricos, desaparecen. Esta independencia crea oportunidades para proyectos que antes no eran rentables y que ahora podrían ver la luz gracias a las mejoras técnicas, económicas y medioambientales del HCT: una “revolución en ciclos de vapor” han expresado los clientes que ya la han introducido en sus plantas.

Ventajas de incorporar el HCT en centrales eléctricas con energías renovables

  • Mejora del rendimiento eléctrico neto de la instalación.
  • Completa eliminación del agua de refrigeración.
  • Disminución de los costes de O&M.
  • Máxima flexibilidad y operatividad de la planta.
  • Aumento de la vida útil de la planta, la disponibilidad y la fiabilidad.
  • Reducción del impacto ambiental. Tecnología alineada con los objetivos marcados en COP21.
  • Máxima compatibilidad. Aplicable tanto a plantas nuevas como ya existentes. Plantas de biomasa, plantas termosolares, W2E, ciclos combinados, centrales nucleares, cogeneraciones, geotérmicas y centrales térmicas. Aplicable además a cualquier proceso que condense vapores de agua, incluso en la reducción de penachos.

El HCT en funcionamiento

Varias instalaciones están utilizando ya está tecnología con con excelentes resultados.

  • Las plantas de biomasa de Vetejar, de 12,5 MWe (ahora, 13 MWe), y de Baenas, de 25 MWe, ambas, propiedad de Oleícola el Tejar y ubicadas en la provincia de Córdoba. Estas centrales funcionan con temperaturas ambientales superiores a los 45 ºC sin utilizar agua de refrigeración.
  • La planta de cogeneración de 4 MWe en Trubia (Asturias), operada por EDP, también ha incorporado un ciclo higroscópico para la recuperación de gases de escape al demostrar ser la tecnología que más potencia lograba para el mismo caudal de gases y sin utilizar agua de refrigeración.
  • Y en estos momentos, Imasa finaliza otra instalación de un HCT en una planta de cogeneración con biomasa de 5,5 MWe para Oleícola el Tejar en Córdoba

Por otra parte, la empresa está desarrollando una aplicación basada en el HCT para eliminar y aprovechar el agua de los penachos del secado del orujo y contribuir así a mejorar la sostenibilidad de la industria del olivar.

La tecnología HCT se puede adaptar a las plantas existentes de generación térmica convencional, biomasa, W2E, cogeneración (secado de biomasa), termosolares o geotermia de alta entalpía, dándoles mayor rendimiento y menor coste en la producción eléctrica.

Imasa Technologies, filial tecnológica de Imasa, firmó un acuerdo de colaboración con Navantia en junio de 2021 para trabajar de forma conjunta en el desarrollo de esta tecnología.

Más información

www.ciclohigroscopico.com

www.hygroscopiccycle.com

www.imasa.com

 

Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa