Alternativa de aprovechamiento del calor residual de una planta de fuerza de CO2 supercrítico utilizando una planta de desalinización MED

Abstract

El agua y la energía son fundamentales para el desarrollo humano. Actualmente existe un alto consumo de agua, a la vez, una disminución de las fuentes naturales de éstas. Debido a esto, nos enfrentamos a una escasez de agua. La desalinización de agua a sido presentada como una solución a este problema. Pero tiene la dificultad de ocupar grandes cantidades de energía. Es por esta razón, que se plantea acoplar una planta de desalinización a una planta de fuerza, a través del calor de rechazo de esta. Las plantas de fuerza de CO2 supercrítico se han estudiado debido a su mayor potencial de eficiencia en comparación a los ciclos convencionales Rankine. Estas plantas liberan calor en su sección de enfriamiento, en un rango de temperatura desde 130 a 40 °C lo que coincide con el rango de operación de las plantas desaladoras MED, las cuales, requieren una energía motriz cercana a los 70 °C y menores. En este estudio se trabajo con dos modelos computaciones desarrollado por alumnos de magíster de la UTFSM. El primero de estos modela una planta de fuerza de CO2 y el segundo una planta MED. Para unir ambos modelos, se realizo un modelo en EES para un generador de vapor que utilice CO2 como fuente de calor. Posteriormente, son evaluados los costos de inversión de cada componente involucrado y los costos de operación asociados. Finalmente, se plantea y resuelve un problema exergo económico para evaluar el sistema. En un primer lugar, se obtuvo con costo de destilado cercano a los 0,60 [USD/m³], sin considerar los costos de traslado de agua. Este valor esta en un rango que permite participar en el mercado. Ya que, la planta de fuerza esta considerada como una planta solar, se evaluó el sistema en una locación con buena radiación, cercano a la costa chilena. Donde el costo de destilado se eleva hasta 11 [USD/m³] para la ultima unidad generada. Este valor sube principalmente por el costo de traslado de agua. Finalmente, se plantea como se puede hacer viable este alto costo de destilado, trabajando en conjunto a una empresa dentro de la minería chilena.