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Uso de nitrógeno en centrales térmicas de ciclo combinado

26 de octubre de 2023

Central térmica de ciclo combinado

Central térmica de ciclo combinado

1. Centrales térmicas de ciclo combinado

Las centrales térmicas de ciclo combinado en España queman gas natural para producir entorno al 20% de la electricidad consumida, para ello transforman la energía térmica del gas natural en electricidad, mediante el trabajo conjunto de una turbina de gas y otra de vapor.

Centrales térmicas de ciclo combinado

Centrales térmicas de ciclo combinado

El gas natural empleado es una mezcla de gases, principalmente metano (del 75 al 95% de la mezcla) y frente a otros combustibles fósiles comparables, tiene la ventaja que emite muchas menos emisiones.

 

En definitiva, las centrales de ciclo combinado de gas natural presentan mayor eficiencia y flexibilidad en comparación con el resto de las centrales térmicas, un 35% menos de consumo de agua de refrigeración, respecto a una central convencional de igual potencia, menores costes de explotación y una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero.

2. ¿Cómo se garantiza el suministro eléctrico de un país?

Para garantizar el suministro eléctrico de un país, es muy importante planificar cómo se va a realizar ese suministro.

 

Por un lado, tenemos unas centrales base que suministran un nivel base mínimo de demanda eléctrica, y el resto requerido (que varía a lo largo del día) se satisface con unas centrales de punta que pueden encenderse rápidamente para satisfacer las fluctuaciones de la demanda. Cada vez más son las fuentes de generación flexibles, que encajan un mix de carga base, eólica, solar, …

 

Las centrales de gas cada vez más funcionan como base o como punta. Al satisfacer hoy en día más demanda a través de las energías renovables, las centrales de gas que trabajan como centrales base se convierten en centrales de punta y esto supone que se encienden y se apagan con mucha más frecuencia, con la consecuente necesidad de tener que utilizar más nitrógeno.

3. ¿Cuáles son los usos principales del nitrógeno?

En este tipo de centrales tenemos dos usos principales:

 

  • En primer lugar, antes de cada puesta en marcha los sistemas de combustión deben ser inertizados, ya que la presencia de aire y gas en los anillos de combustión nos llevaría a un riesgo de explosión, por lo que es crucial el reducir la concentración de oxígeno en el sistema. Para ello se suele utilizar nitrógeno a alta presión (unos 50 bar). Esto permite una inertización efectiva del sistema de combustión a una muy alta velocidad.

  • Una segunda área en la que se utiliza nitrógeno es en las calderas de recuperación de vapor. Durante el tiempo de inactividad de la planta es imprescindible mantener las calderas inertizadas con nitrógeno a baja presión para evitar la corrosión de los tambores de vapor y mantenerlos en perfecto estado para cuando entren de nuevo en funcionamiento.

El caudal de nitrógeno necesario va a depender del tamaño de la caldera y de los índices de fuga de la misma, y la pureza del nitrógeno va a venir determinada por las características de inflamabilidad del combustible, que en el caso del gas natural son las del metano.

 

El metano presenta un MOC del 12%, concentración de oxígeno límite por debajo de la cual no es inflamable. Normalmente el factor mínimo de seguridad que se considera, en cuanto a concentración de oxígeno permitida, es el MOC/2, pero en estos casos es comúnmente utilizada una pureza algo superior, siendo requerido para este tipo de aplicaciones, nitrógeno con 97% de pureza.

Centrales térmicas de ciclo combinado y Uso de nitrógeno

Las centrales de gas que trabajan como centrales base se convierten en centrales de punta y esto supone que se encienden y se apagan con mucha más frecuencia, con la consecuente necesidad de tener que utilizar más nitrógeno.

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