ANÁLISIS EXERGÉTICO DE SISTEMAS DE OBTENCIÓN DE ELECTRICIDAD PARA UNA DESALADORA DE AGUA.

Abstract

En este trabajo se describe el análisis exergético de tres ciclos termodinámicos: un ciclo Brayton con regeneración, un ciclo Rankine con recalentamiento y un ciclo combinado. Estos ciclos están diseñados para cubrir la demanda eléctrica de una planta desaladora típica en España. La desalación, como recurso hídrico no convencional, es clave en la planificación hidrológica, especialmente en países como España, que enfrentan sequías y escasez de agua. Con el agravamiento previsto por el cambio climático, se espera un crecimiento significativo de estas tecnologías. Actualmente, se están desarrollando proyectos para aumentar la capacidad de desalación en diversas regiones de España, lo que anticipa un aumento de la demanda energética en este sector. Debido a la naturaleza de la demanda eléctrica de las desaladoras, estas requieren una fuente de energía tradicional y confiable que pueda satisfacer un consumo energético establecido de 50 MW, por lo que en este trabajo se planteara un abastecimiento proporcionado por ciclos termodinámicos. Con este planteamiento, se lleva a cabo la simulación de los ciclos considerando su demanda energética y características similares de los equipos, lo que permite realizar una comparación entre ellos para identificar cuál es el más eficiente. Se opta por un análisis exergético para evaluar los distintos ciclos, dado que este enfoque ofrece ventajas en comparación con el análisis energético. Una vez realizado el análisis exergético, se confirma que el ciclo combinado presenta el mayor rendimiento exergético, con un 41,68%, seguido del ciclo Brayton con regeneración, que alcanza un 36,13%, y finalmente el ciclo Rankine con recalentamiento, con un 29,35%. Esto demuestra que el ciclo combinado es el más adecuado tanto a nivel energético como exergético. Se comparan los equipos para identificar las principales pérdidas en cada ciclo, observando que aquellos cuya función es aportar calor a una corriente de trabajo son los que más exergía desaprovechan. En el ciclo Rankine con recalentamiento, estas pérdidas ascienden a aproximadamente 120 MW, mientras que en el ciclo Brayton con regeneración y en el combinado son de 65 MW aproximadamente. Se concluye que estas diferencias se deben al uso de distintos equipos. Por último, se observa que la mayor eficiencia del ciclo combinado en comparación con el ciclo Brayton con regeneración se debe a su mejor aprovechamiento de la exergía de la corriente de salida. Esto se debe a que el intercambiador de calor aire-agua en el ciclo combinado permite una transferencia de exergía más eficiente que el intercambiador aire-aire del ciclo Brayton con recalentamiento, gracias a las diferencias de temperatura del fluido frío con el fluido caliente.