Personal Evaluation

En el caso que se desee integrar el proceso de gasificación a un sistema productivo energético, se debe acoplar a la red de flujo del proceso un sistema de generación de potencia, que es un mecanismo que transforma la energía del syngas en trabajo útil o potencia eléctrica. Entre los sistemas termogeneradores convencionales que se pueden adaptar a este sistema se encuentran las turbinas de gas, turbinas de vapor, ciclos con cogeneración y los motores de combustión interna (MCI) (Buttori & Di Ruscio, 2013). La integración del proceso de gasificación a estos sistemas depende del potencial de generación de la planta, debido a que cada tecnología tiene rangos de potencia específicos donde logran funcionar a plenitud y según la potencia de la planta se podrá seleccionar la más adecuada técnica, económica y ambientalmente.

En la tabla 8 se listan las principales tecnologías de generación de energía mecánica que pueden integrarse ávidamente al proceso de gasificación, considerando las ventajas y desventajas que contrae su uso y los rangos de potencia para los cuales pueden ser implementadas.

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Tabla 8. Comparación entre las tecnologías de generación de electricidad.

Tecnología Ventajas Desventajas Rangos de

operación

Turbina a Gas

Energía térmica de alta calidad

No requiere de fluido especia de trabajo

Requiere suministro de gas a alta presión

Baja eficiencia Altos costos Efectos contaminante 500 kW a 500 MW Microturbina

Pocas partes móviles Tamaño compacto y peso liviano. Bajas emisiones No requiere enriamiento Altos costos Baja eficiencia Limitada a aplicaciones de cogeneración con baja

temperatura

30 kW a 250 kW

MCI/MEP1 Buenas eficiencias energéticas Arranque rápido Bajos costos de inversión Fácil operación Bajas emisiones Altos costos de mantenimiento Restringida a aplicaciones de cogeneración de baja temperatura Requiere enfriamiento aprovechable. Altos niveles de ruido

< 5MW MCI/MEC2 (1200 RPM) <4 MW (102-514 RPM) 4 - 75 MW Turbina a Vapor

Utiliza cualquier tipo de combustible Calor aprovechable de

calidad diferente Larga vida útil y

confiabilidad Baja eficiencia Arranque lento Altos costos Instalaciones complejas Emisiones 50 kW a 250 MW

1 _{Motor de encendido provocado} 2 _{Motor de encendido por compresión}

Tomada de: (Fonseca, 2003; Perdomo, 2012).

De esta información se puede observar que una de las mejores opciones para generar energía eléctrica a mediana y baja potencia es implementando los motores de combustión interna, sea por encendido provocado o por compresión, y según Fonseca (2003) este es un sistemas

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que presenta los menores costos de inversion inicial por kWe instalado, alrededor de 1200 euros por kWe.

Motor de combustión interna: Los motores de combustión interna son dispositivos que transforman la energía química contenida en una sustancia liquida o gaseosa en energía mecánica o eléctrica, a través de su oxidación completa. Se puede implementar en instalaciones con potencias de generación de pocos kW hasta varios MW. El gas producido en el proceso de gasificación no tiene propiedades energéticas cercanas a la del gas natural o gasolina, es por ello que los motores deben adaptarse a las condiciones necesarias para aprovechar al máximo la energía contenida en el syngas. Es así como se ha identificado que la variación de la relación de compresión es uno de los factores que mayor influencia tiene, de manera que entre mayor sea más eficiente es el proceso de combustión.

De este tipo de máquinas térmicas se distinguen dos clases de dispositivos, identificados por el mecanismo de ignición de la mezcla del combustible con aire. Es así como se determinan las categorías de motor de combustión interna de encendido provocado (MEP) y motor de combustión interna de encendido por compresión (MEC), donde su principal combustible es gasolina y gas para los MEP y diésel para los MEP. Sin embargo, con el desarrollo del motor diésel a gas se tiene un dispositivo que maneja altas relaciones de compresión, que funciona con combustibles gaseosos como podría ser el gas de gasificación.

Los motores diésel a gas funcionan de manera similar a los motores de aceite pesado convencionales. Inicialmente absorben aire del ambiente y lo comprimen, en el preciso momento antes que se dé la inflamación se inyecta el combustible gaseoso a alta presión y con la ayuda del combustible líquido se da la ignición. Sin embargo, esto no es muy práctico

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debido a la necesidad de manejar dos flujos de combustibles, por ello se desarrollaron también los motores de gas de encendido por chispa y alta compresión.

Los motores de encendido por chispa y de alta compresión son un tipo de máquinas combinan las características de los motores MEP y MEC. Manejan altas relaciones de comprensión en el mismo orden que los motores diésel convencionales y emplean una chispa inducida para generar la ignición de una mezcla de combustible con aire. Inicialmente una mezcla de aire combustible se comprime hasta llegar al punto muerto superior, posteriormente una chispa genera un frente de llama que produce la reacción total de la mezcla. Esta tecnología se desarrolla para combustibles gaseosos de bajo poder calorífico, debido a que aún cuando se manejaban altos regímenes de compresión no se producía la detonación de la mezcla, por lo tanto la chispa era el perfecto inductor de la reacción. En este sentido, hoy en día se presenta el medio perfecto para aprovechar eficientemente el syngas, cuyo contenido energético es inferior al de los combustibles convencionales (Fonseca, 2003).