Planificacion muticriterio en la operación de plantas de cogeneración policombustible
- Autores: Sergio Garcia Garcia
- Directores de la Tesis: Vicente Rodríguez Montequín (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Valeriano Álvarez Cabal (presid.), Joaquín M. Villanueva Balsera (secret.), Marina Corral Bobadilla (voc.), Sara Marcelino Sádaba (voc.), Amanda Penélope García Marín (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Producción, Minero- Ambiental y de Proyectos por la Universidad de Oviedo
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: RUO
- Resumen
El incremento del uso de las plantas de cogeneración para suministro de la energía está logrando una considerable contribución hacia un uso más eficiente de los recursos energéticos, sin embargo existen oportunidades de mejora para optimizar su rendimiento, no sólo desde un punto de vista meramente económico sino también considerando aspectos de sostenibilidad.
Las instalaciones de cogeneración han evolucionado a sistemas que permiten trabajar con distintos combustibles (biomasa, combustibles fósiles, gases, ). Los nuevos sistemas buscan que se pueda operar con diferentes combustibles en función de la disponibilidad, calidad y precio en cada momento. Cada combustible tiene unos costes asociados, presenta unas propiedades caloríficas determinadas y tiene unas implicaciones operacionales y medioambientales específicas. Se buscan sistemas de cogeneración que permitan versatilidad en la mezcla con la finalidad de optimizarlas cumpliendo los requisitos operacionales, ambientales y económicos. La toma de decisiones del tipo de combustible a emplear en cada momento es por lo tanto un problema de decisión multicriterio, dependiente no solo de las condiciones actuales, sino también de las previstas.
Una de las variables que más influyen en la rentabilidad de estas instalaciones es la retribución por la venta de electricidad. Las plantas de energías renovables y cogeneración venden su electricidad al sistema eléctrico, con precios que varían cada hora, el denominado pool-eléctrico . El nuevo marco regulatorio supone importantes retos para este tipo de instalaciones, en el que las plantas dejan de funcionar bajo un régimen de funcionamiento basado en una tarifa fija, para pasar a operar en el mercado eléctrico, cada vez más volátil. Dicha volatilidad puede provocar que el modo de funcionamiento de la planta no se adapte a las necesidades del proceso fabril. Es preciso por lo tanto realizar correctas evaluaciones del mercado, así como de disponer de herramientas de previsión, a fin de optimizar el funcionamiento de las plantas.
En el campo de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, la valorización de los gases residuales que se producen de una manera continua e inevitable para su aprovechamiento energético no ofrece ninguna duda. Dentro de este punto y dada la preocupación actual por el medioambiente resulta obligatorio analizar una herramienta de evaluación de impacto ambiental que permita conocer si las acciones propuestas redundan en una mejora ambiental, o por el contrario, tan sólo desplazan los impactos de una etapa a otra del proceso.
El estudio que se ha llevado a cabo implica dos líneas de trabajo, por un lado la parte de optimización multicriterio y por otro lado la parte de evaluación de los aspectos ambientales De manera más concreta para la parte multicriterio se piensa que las características del problema hacen inaplicables las técnicas tradicionales de optimización, siendo necesario recurrir a las técnicas algorítmicas evolutivas y a los sistemas de ayuda a la toma de decisiones. Para la parte medioambiental se empleará la Metodología del Análisis del Ciclo de Vida mediante la cual evaluaré las cargas medioambientales asociadas al proceso a través de la identificación de las materias primas consumidas y de los residuos, vertidos y emisiones generadas.
Desde el punto de vista medioambiental los resultados obtenidos mediante el aprovechamiento en una planta de cogeneración suponen una mejora de más de 100 puntos en el impacto global siguiendo el método ReCiPe de los indicadores end-points, en el mejor de los casos se pueden ahorrar 169,42 Nm3/MWh de gas natural con la consiguiente reducción de los recursos naturales y el agotamiento del ozono. En lo que respecta a la perspectiva económica, el modelo desarrollado a partir de los datos reales del proceso genera unos beneficios de 16,9% sobre la situación actual en la que la asignación de los gases es realizada directamente bajo el criterio de los operadores de planta. El modelo propuesto no es solamente útil, para la toma de decisiones diarias en la operación de la planta, sino también como una herramienta para simular diferentes escenarios de diseño. Por último, el enfoque mutiobjetivo que combina las dos vertientes, medioambiental y económica nos muestra un instrumento muy valioso para priorizar el consumo de combustibles menos contaminantes, a la vez que se optimiza el almacenamiento de los combustibles según el precio horario del mercado eléctrico. Mediante la aplicación de este método, las emisiones de CO2 disminuyen más de un 3% y los beneficios aumentan hasta un 14,8% en comparación con las condiciones normales de operación.
