Analisi Exergetico y Termoeconomico di un sistema hibrido formado de una Celda Combustibile a carbonatos fluidos y una Microturbina a gas para la generación de energia electrica y termica

Abstract

El presente trabajo es un análisis exergético y termoeconómico de un sistema hibrido compuesto por una celda combustible a carbonato fluido (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell) acoplada a una microturbina a gas, por la generación de energía eléctrica y térmica. El conjunto produce una potencia eléctrica en el punto inicial de proyecto de 840 kW, alcanzando un valor de eficiencia eléctrica de 51,5%. La instalación además de la producción de energía eléctrica suministra un flujo calórico a un digestor anaeróbico de 413,7 kWt para la producción de biogas (mezcla de varios tipos de gases en su mayoría metano entre 50%-80%, dióxido de carbono y nitrógeno, producto de la reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos). Este biogas es utilizado como combustible garantizando la autosostenibilidad y la integración entre el digestor anaeróbico y el sistema hibrido. Este tipo de instalación, fue estudiado solo a nivel numérico y no experimental, siendo en estos momentos no comerciable. Por lo tanto puede representar una referencia innovativa para la generación de electricidad, con una mayor eficiencia y un menor impacto ambiental por emisiones contaminantes La metodología de análisis utilizada es la Thermoeconomic Functional Analysis que, a partir del análisis de rendimiento del segundo principio de cada componente del sistema, permite determinar el costo de cada flujo exergético, expresos en unidades exegéticas (costos unitarios exergéticos) y monetarios (costos unitarios termoeconomicos). Por último, se realizó la optimización del sistema variando parámetros de diseño tomando en consideración dos objetivos: la maximización de la eficiencia del sistema y la minimización del costo de la electricidad.