UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

1TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Termoeconomía y optimización energética

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2TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Temario

Introducción

Revisión de termodinámica

La exergía

Determinación de exergía

Balances y Álgebra lineal

El coste exergético

Análisis termoeconómico

Optimización termoeconómica

Integración energética

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

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3TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Evaluación termoeconómica

• El método termoeconómico• Formación de los costes

– Sobrecostes– Factor exergoeconómico

• Evaluación termoeconómica• Evaluación funcional

– Malfunciones– Metodología

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4TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Cp,i Cr,iiiRiP Z ,,

iiiRiiP ZRcPc ,,

i

iiiRiP P

ZRcc

,

,

i

iPiP P

c

,,

i

iRiR R

c

,,

i

i

i

idiiRiR

i

iidiiiRiP P

Z

P

BIcc

P

ZBIPcc

)()( ,,,

,,,

idiii BIPR ,

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5TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Sobrecoste relativo.

Sobrecoste relativo

iR

iRiPi c

ccr

,

,,

iiR

i

i

idii Pc

Z

P

BIr

,

,

ii

idi

i

ii P

BI

P

R

1

1 ,

iiR

iii Pc

Zr

,

1

i

i

i

idiiRiRiP P

Z

P

BIccc

)( ,,,,

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6TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Sobrecoste absoluto

iidiiRiiRiiPiP ZBIcPcPc )( ,,,,,

iiRiiPiRiPic PcPcPc ,,,,,

iidiiRic ZBIc )( ,,,

Sobrecoste absoluto (término de sobrecoste):

Coste termoeconómico del producto:

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Coste Bd y pérdidas

Costes de las pérdidas (y rechazo) de exergía:

Coste de la destrucción de exergía:

iiRiI Ic ,,

idiRid Bc ,,,

iidiIic Z ,,,Total (igual al sobrecoste absoluto)

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Factor exergoeconómico

iidiiR

i

iidiI

i

ic

ii

ZBIc

Z

Z

ZZf

)(.............

...

,,

,,,

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9TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Eval. TE de proyectos

• Ordenar por sobrecostes decrecientes.• Estudiar mejoras mayores sobrecostes.• Especial atención sobrecostes relativos.• Factor exergoeconómico:

– f elevado ¿reducir inversión?– f elevado ¿aumentar inversión?

• Datos termodinámicos: bajo rend, alta Bd,i , Alta dr,

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Costes variables

i

iPiP P

c var

,var,

i

iRiR R

c var

,var,

var,

var, iRiiPi cRcP var

,var, iR

i

iiP c

P

Rc

var

,var, iRiiP cc

idiRid Bc ,var,

var,

1 iir

Balance termoeconómico:

Sobrecoste relativo:

Coste de la irreversibilidad:

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11TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Influencia irreversibilidades (1)

1 2 3

var1,123

var2,3

var3,3

var3,

var1,12

var1,2

var2,2

var2,

var1,1

var1,

RPRP

RPRP

RP

cccc

cccc

cc

Costes exergoeconómicos variables unitarios:

R1 P1= R2 P2= R3 P3

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12TOE2009 c08 Optimización termoeconómica

Influencia irreversibilidades (2)

3,var1,123,

var1,23,

var2,23,

var2,3,

var3,

var3,

2,var1,12,

var1,2,

var2,

var2,

1,var1,

var1,

dRdPdRdPdRd

dRdPdRd

dRd

BcBcBcBcBc

BcBcBc

Bc

3,2132121111

3,23232222

3,33

d

d

d

BPRPR

BPRPR

BPR

Costes variables de destrucción de exergía:

Balance exergético de 3:

Propagación de la irreversibilidad:

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Optimización TE

• Planteamiento y tipos:– Estructural– Paramétrica

• Optimización paramétrica– Metodología– Aplicación

• Integración energética de sistemas– Fundamentos– Aplicación

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Optimización paramétrica

PP

BIcZRcZPc dRRP

1

PP

BIBIPR dd

1

P

Z

P

BIcc dRP

)1

mn

d

PBI

PAZ

)(

nd

mnd

RPBI

PA

P

BIcc

1

)1 nd

dRPBI

NBIMcc

)()(

Recordar:

Un solo equipo: Función objetivo:

Coste fijo:

Coste fijo Coste variable

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Gráfico de optimización