III Conferencia Internacional de Desarrollo Energético Sostenible

CIDES 2023

Evaluación Energética, Exergética y Económica (3E) en planta de incineración directa de residuos urbanos con generación eléctrica

Resumen

El crecimiento industrial de países en vía de desarrollo enfrenta desafíos económicos, sociales y ambientales, íntimamente relacionados con el aseguramiento de la demanda energética, este estudio relaciona los anteriores aspectos por medio de la tecnología basura a energía (WtE), propiamente, la incineración directa de residuos con un enfoque de gestión de residuos sólidos urbanos (RSU), que permite utilizar parte de la problemática como fuente de solución. Se realizó una evaluación Energética y Exergética en una configuración convencional de ciclo Rankine desde un enfoque analítico, calculados los rendimientos energéticos y exergéticos de planta, se definieron los supuestos financieros para desarrollar el análisis económico. Los parámetros de vapor se estimaron en 40 bar y 380°C. Con un PCI de los RSU de 8,786 kJ/kg, la eficiencia energética y exergética se calculó en 22.6% y 20.37% respectivamente, entregando a la red 87.4 GWh de energía eléctrica por año y una Exergía destruida de 58 MW. Un periodo de recuperación de la inversión de 19.7 años, valor presente neto (VPN) de $ 5.880.477 USD, tasa interna de retorno (TIR) de 11.16% y un costo nivelado de electricidad (LCOE) de 190.14 USD/MWh.

Abstract

The industrial growth of developing countries faces economic, social and environmental challenges, intimately related to the assurance of the energy demand. This study relates the above aspects by means of the WtE technology, properly speaking, the direct incineration of waste with an approach to MSW management, which allows using part of the problem as a source of solution. An energetic and exergetic evaluation was carried out in a conventional Rankine cycle configuration from an analytical approach, calculated the energetic and exergetic yields of the plant, the financial assumptions were defined to develop the economic analysis. Steam parameters were estimated at 40 bar and 380°C. With an MSW lower heating value (LHV) of 8,786 kJ/kg, the energy and exergy efficiency was calculated at 22.6% and 20.37% respectively, delivering 87.4 GWh of electrical energy per year to the grid and an Exergy destroyed of 58 MW. A payback period of 19.7 years, net present value (NPV) of $ 5,880,477 USD, internal rate of return (IRR) of 11.16% and a levelized cost of electricity (LCOE) of 190.14 USD/MWh.