Evaluación del perfil horario anual de la reducción de emisiones de CO2 de la central de Ciclo Combinado Agua Prieta II por efecto del acoplamiento de un campo termo-solar con concentradores cilindro-parabólicos

La energía eléctrica es un insumo primordial para la realización de procesos productivos de una nación, el grado de desarrollo de un país está estrechamente relacionado la disponibilidad de energía y del aprovechamiento eficiente de la misma es por ello que se hemos migrado hacia formas más eficientes de conversión de energía. En México cerca del 50% de la energía que se consume anualmente es producida en plantas de potencia de tipo Ciclo Combinado, debido a que es una de las tecnologías de generación de electricidad más eficientes que existen en la actualidad. La eficiencia de una central de Ciclo Combinado está ligada directamente a la temperatura del aire que ingresa a la turbina de gas de la misma. Se espera que por cada grado en que la temperatura ambiente se incremente por encima de los 15 grados centígrados la eficiencia de la turbina de gas de la central se vea disminuida en un 0.1117%; este efecto tiene un impacto negativo en la cantidad de energía que genera la central y aumenta los costos de producción de energía eléctrica. Existen distintos sistemas de incremento de potencia para las centrales de Ciclo Combinado, entre ellos existen sistemas de recalentamiento de gases por la quema directa de gas natural, sistemas de enfriamiento del aire que ingresa a la turbina de gas, y sistemas termo-solares que aprovechan la disponibilidad de radiación solar para suministrar energía térmica a la central. Actualmente México cuenta con la central de Ciclo Combinado Agua Prieta II que integra una planta termo-solar para incrementar la cantidad de vapor de media presión que ingresa al Ciclo Rankine de la central con ello se logra incrementar la cantidad de electricidad que es despachada por unidad de tiempo. En el presente estudio se realiza una evaluación técnica de la operación de la planta termo-solar acoplada a la central de Ciclo Combinado Agua Prieta II mediante la simulación en el software Aspen HYSYS®. Se realizó un modelo termodinámico que representa la operación de la central, operando de acuerdo a su documento de licitación. De acuerdo a la base de datos de la NASA para el recurso solar disponible en el sitio de la central Agua Prieta II se desarrolló un modelo que representa la radiación disponible, así como el perfil de la temperatura ambiente, en función del tiempo horario. Para ello se caracterizó el campo termo-solar instalado en la central y el calor que este suministra en función de la radiación incidente en los paneles termo-solares. Los resultados del presente estudio muestran la generación de electricidad que se genera en la central de Ciclo Combinado Agua Prieta II debido a la operación de la planta termo-solar que tiene acoplada durante un periodo igual a un año, y el efecto de la reducción en las emisiones de CO2 se comparó contra la operación de la misma central operando sin la planta termo-solar y una planta solar-fotovoltaica con la misma disponibilidad de radiación que la planta termo-solar actual.