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7/17/2019 Turbinas Capstone.pdf

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Ventajas de la aplicacin deMicroturbinas para la generacinelctrica con Biogs.

Murcia, 17 de noviembre de 2011

Capstone Turbine

Manel Blasco BusquetsIngeniero Industrial

Director General.


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INDICE

1. Qu son las Microturbinas de gas?

2. Caractersticas principales

3. Como funcionan?

4. Diferencias con los motores alternativos5. Balance energtico y econmico

6. Modelos disponibles de turbinas Capstone

7. Aplicaciones en Microcogeneracin

8. Conclusiones

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1. Qu son las Microturbinas de gas? Las microturbinas de gas tienen su

origen en la aviacin y se usan desdelos aos 60 como equipos generadoresen todos los aviones comerciales.

Capstone Turbine Corporation es laempresa lder mundial en la fabricacinde microturbinas de gas para elfuncionamiento estacionario.Diseadas para obtener la mximaeficiencia elctrica y trmica inclusofuncionando a cargas parciales.

Capstone dispone de ms de 6.000turbinas instaladas (10 veces ms quelos competidores)

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2.Caractersticas principales de las microturbinas Capstone

Ciclo Brayton regenerativo por loque tienen un rendimientoelctrico comparable al deturbinas de potencia 75 vecessuperior .

Una sola pieza mvil concojinetes de aire. Ausencia totalde vibraciones y lquidoslubricantes.

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2.1.Caractersticas principales de las microturbinas Capstone Refrigeradas y lubricadas por aire.

Alternador asncrono de alta frecuencia: 45.000 a 96.000 rpm.

Conversin AC DC AC. Conexin a la red mediante inversor.

Emisiones ultra-bajas: 9 ppm de NOx

Periodos de mantenimiento cada 8.000 h. 5 revisiones hasta overhaul

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2.2.Caractersticas principales de las microturbinas Capstone

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3.Cmo funciona una microturbina CAPSTONE?

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4.Comparacin Microturbinas vs. Motores alternativos

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Mantenimiento tpico cada 1500 hMantenimiento programado

cada 8.000 h

Cuadros de control externos sin electrnica de potenciaElectronica de potencia integrada en el package

Requieren rels externosProtecciones de red y sincronismo integradas

Normalmente el doble de peso y espacioLigeras y ocupan poco espacio

Emisiones NOx entre 250 y 500 ppmEmisiones ultra bajas en NOx 9 ppm

Motor AlternativoMicroturbinas Capstone


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4.1.Prestaciones declaradas de las Microturbinas Capstone

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CAPSTONE

Modelo C30 C65 C200 C1000

Potencia Trmica (kWt) 63 120 275 1375

Potencia Elctrica Neta (kWe) 30 65 200 1000

Consumo Gas (kW) 115 224 606 3030

RendimientoTrmico (%) 54,70% 53,57% 45,37% 45,37%

Rendimiento Elctrico (%) 26% 29% 33% 33%

Rendimiento Global (%) 80% 82% 78% 78%

Emisiones de CO2(g/kWh) 283,49 283,49 283,49 283,49

Emisiones de NOx (g/kWh) 0,29 0,208 0,18 0,18

Obervaciones

Valores declarados para las microturbinas Capstone sinconsiderar tolerancias de consumo ni recuperacin

trmica. La produccin elctrica es neta a la salida del

package descontando los autoconsumos internos.


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4.2.Prestaciones comparables Microturbinas vs. Micromotores

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CAPSTONE

Modelo C30 C65 C200 C1000

Potencia Trmica (kWt) 66,96 129,6 297 1485

Potencia Elctrica en Bornes Alternador (kWe) 33 70 210 1050

Potencia Elctrica Neta (kWe) 30 65 200 1000

Consumo Gas (kW)* 109,25 212,8 575,7 2878,5

RendimientoTrmico (%) 61,29% 60,90% 51,59% 51,59%

Rendimiento Elctrico (%)** 30,21% 32,89% 36,48% 36,48%

Rendimiento Global (%) 91,50% 93,80% 88,07% 88,07%

Emisiones de CO2(g/kWh) 283,49 283,49 283,49 283,49

Emisiones de NOx (g/kWh) 0,29 0,208 0,18 0,18

Obervaciones

(*) Tolerancia de consumo de combustible del 5% y calor

producido del 8%

(**) Considerando generacin en bornes de alternador y

tolerancia consumo


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5. Balance Energtico y Econmico con gas natural

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224 kW gas natural3,6 c/kWgh

8,06/h

65 kWe

15,35 c/kWeh9,97 /h

120 kWt

4,235 c/kWth5,08 /h

Ejemplo: 6000 h/ao

Electricidad 64.313 Calor 30.480

Combustible 48.384 Garanta Total 4.402

Resultado 40.346

Inversin: 90.000

Ingeniera: 6.000

Instalacin: 12.000

TIR = 35,6 % PBT = 2,7 a.


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6.Modelos disponibles

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Con la introduccin de la C200, los modelos Capstone disponiblesactualmente son:


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6.1.Modelos de microturbinas disponibles: C30

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El modelo C30 tambin esta disponible

para gas a presin domstica de 0,014barg.

Al ser un equipo compacto, ligero ysilencioso se puede instalar enprcticamente cualquier lugar.


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6.2.Modelos de microturbinas disponibles: C65

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El modelo C65 tiene 65 kW elctricos y

hasta 120 kW trmicos. El rendimientoelctrico es del 29%.

El modelo iCHP lleva incorporado elrecuperador de agua caliente en el mismopackage de la turbina lo que permite

operar de forma muy sencilla bajo estoscriterios:

Prioridad Elctrica.

Prioridad Trmica.


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6.3.Modelos de microturbinas disponibles: C200 Es la turbina de mayor potencia en el mundo con una nica pieza

mvil y cojinetes de aire.

Este modelo tiene excelentes prestaciones con un 33% derendimiento elctrico y del 30,5% al 50% de la carga.

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6.4.Modelos de microturbinas disponibles: POWER PACKAGE Se trata de un contenedor de 9,14 * 2,43 * 2,89 m (l*a*h) con 5

compartimentos. Segun la potencia lleva 3, 4 5 ocupados. Aunque el Package dispone de un ordenador para la operacin

conjunta del pack, se mantiene la redundancia total de modo quecada mdulo puede operar o ser mantenido independientemente delresto de mdulos.

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6.4.Modelos de microturbinas disponibles: POWER PACKAGE

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6.5.Modelos de microturbinas disponibles: POWER PACKAGE El APS opera los 5 mdulos de forma inteligente como si se tratara

de una nica turbina. Con la operacin optimizada se consiguenrendimientos elctricos a cargas parciales excelentes.

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0

510

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000

Efficiency(%)

Power (kW)

Max Efficiency Mode

Load Share

Recip


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6.6.Organic Rankine Cycle Capstone ORC WHG 125 kW (I) Convierte calor residual en electricidad mediante un ciclo de Rankine

que en lugar de agua usa como fluido un refrigerante con unatemperatura de evaporacin y un calor latente muy bajos.

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6.6.Organic Rankine Cycle Capstone ORC WHG 125 kW (II)

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Evaporative

Condenser

Receiver

Economizer

Evaporator

R245fa

Pump

Heat Source

375F (190C)

3 MBTU/H

Ambient Air

75F (24C)

Wet Bulb

Vapor

85F (29C)

26psig

(1.8bar)Vapor

85F

(29C)

26psig(1.8bar)

Vapor

145F

(63C)

26psig

(1.8bar)

Liquid

118F(48C)

220psig

(15bar)

Liquid

85F (29C)

230psig

(16bar)

Liquid

85F (29C)

26psig

(1.8bar)


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6.6.Organic Rankine Cycle Capstone ORC WHG 125 kW (III) El mdulo ORC permite

realizar Micro-cicloscombinados usando el calorsobrante o no aprovechadoen proceso para producirms electricidad y mejorar de

este modo el rendimientoelctrico global.

Con la combinacin demicroturbinas con ORC

obtenemos rendimientoselctricos superiores al 40%.

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7.Aplicaciones de Microcogeneracin Las microturbinas entregan todo el calor disponible despus de la

transformacin del gas en electricidad en forma de gases de escape.

El disponer de todo el calor en gases a 300 C permite todas lasformas de aplicacin del calor ya que, a diferencia de los motoresalternativos, no hay una parte del calor en forma de agua caliente abaja temperatura.

Las turbinas de gas tienen una combustin con un alto exceso deaire por lo que los gases de escape tienen un contenido en oxgenosuperior al 17% y por tanto pueden ser usados como comburente enprocesos con post-combustin para la generacin de vapor o para

sistemas de trigeneracin de alta eficiencia con mquinas de dobleefecto.

La ausencia de aceite permite usar los gases directos para secado.

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7.1.Ciclos de cogeneracin para produccin de agua caliente

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7.1.Ciclos de cogeneracin para produccin de agua caliente

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7.2.Ciclos de cogeneracin para produccin de vapor y agua caliente

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7.2.Ciclos de cogeneracin para produccin de vapor y agua caliente

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7.3.Ciclos de cogeneracin con biogs (a.1.3.)

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7.3.Ciclos de cogeneracin con biogs (a.1.3.)

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7.4.Ciclos de cogeneracin para secado con gases directos

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7.4.Ciclos de cogeneracin para secado con gases directos

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7.5.Ciclo combinado con un ORC

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7.6. Ciclos de Trigeneracin con absorcin de doble efecto

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Agua fria

HRM

MADE

1 x C200

Agua caliente

~305 kWf~150 kWt

Postcombustin

~94 kWpci


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7.7. Ciclos de Cogeneracin con Post combustin

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7.7. Ciclos de Cogeneracin con Post combustin

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Turbina Capstone C200

LPNG y Dual Mode

Refrigeracin aire de entradapor chiller de absorcin.

Caldera de vapor mixta:

recuperacin de gases de laturbina y quemador.

Uso de los gases de turbina ala salida de la caldera como

aire comburente delquemador.

Ahorra 175.000 /ao


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7.8. Otras aplicaciones: Vehculos hbridos

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Las microturbinas en

vehculos hbridos se usancomo generador para cargarlas bateras que abastecenal motor elctrico.

Capstone dispone deexperiencia en flotas deautobuses de variasciudades en todo el mundoas como la aplicacintambin en vehculos y

barcos.

Ligeras y niveles muy bajosde emisiones y ruidos.


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8. Conclusiones En 30 aos la cogeneracin ha evolucionado desde la aplicacin

mayoritariamente en el sector industrial a una aplicacin con su mximopotencial en el sector terciario.

Sea cual sea la aplicacin, la Cogeneracin busca siempre transformar con lamxima eficiencia una fuente de energa primaria en otras que nos son deutilidad directa.

Explicar cogeneracin en el sector terciario no es lo mismo que en el sector

industrial. Motivaciones, prioridades y capacidad de llevar a cabo losproyectos son distintos en cada caso.

Las microturbinas de gas son la apuesta ms fiable y con menos costes deoperacin y mantenimiento disponibles para microcogeneracin. Si cuandovolamos confiamos nuestras vidas a las turbinas de gas, confiemos tambin

nuestros negocios a la apuesta ms segura. Es una lstima que con el actual marco tarifario, la microcogeneracin este

luchando despus de 4 aos de RD 661/2007, con un RD que permitasimplificar los trmites y los costes de acceso a la red elctrica de distribucin

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GRACIAS POR SU ATENCIN

www.micropowereurope.com

www.capstoneturbine.com

MICROPOWER CAPSTONE
http://www.micropowereurope.com/http://www.capstoneturbine.com/http://www.capstoneturbine.com/http://www.micropowereurope.com/

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