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Simulación del sistema de generación de energía eléctrica pila de combustible - turbina de gas, alimentado con gas rico en hidrogeno producido por gasificación de carbón

Resumen

El carbón es uno de los combustibles fósiles más abundantes en el mundo y una de las principales fuentes de energía. Procesos como la gasificación de carbón son usados para obtener gas de síntesis, que sirve como combustible para la generación de energía eléctrica por medio de pilas de combustible, las cuales se vislumbran como una de las tecnologías capaces de cambiar la forma de producir y usar la energía, por sus características de alta eficiencia y bajas emisiones contaminantes, ya que los únicos productos emitidos a la atmósfera son H2O y CO2. En el presente trabajo se modela un sistema de generación de energía eléctrica de pila de combustible de oxido solido (SOFC), integrado con una turbina de gas (GT), utilizando como combustible un gas rico en hidrogeno. El proceso fue simulado en ASPEN HYSYS 2004.2®. Se realizó un análisis de sensibilidad variando los principales parámetros de operación, encontrándose que las condiciones óptimas de funcionamiento se encuentran a una temperatura de 1000ºC, una presión de 5atm y un factor de utilización de combustible Uf de 0.85. Bajo éstas condiciones de operación se logra una eficiencia del 44.7% (LHV) para la pila de combustible y de 56.8% (LHV) para la pila de combustible integrada con la turbina de gas, demostrando que se obtiene un rendimiento más alto que el logrado por sistemas de generación de energía tradicionales a partir de carbón, los cuales alcanzan eficiencias hasta del 25 %. El modelo fue diseñado para una potencia de 150 KW y escalado para una potencia de 12 MW donde se encontró que la pila hace un aporte del 77% y la turbina de gas un 23% en la generación total de energía en el