Sistema de generación eléctrica con pila combustible de óxido sólido alimentado con residuos forestales y su optimización mediante algoritmos basados en nubes de partículas

Abstract

Dentro de la gran variedad de fuentes de generación de energía eléctrica, se pueden destacar las pilas de combustible y, en concreto, la pila de combustible de óxido sólido, SOFC, que debido a sus particulares condiciones de funcionamiento admiten como combustibles los hidrocarburos y determinados gases que pueden proceder de un proceso de gasificación de la biomasa, y posibilitan el acoplamiento de otros sistemas de generación en una configuración híbrida que aumenta la eficiencia global. El sistema SOFC-TG compuesto por pila SOFC y turbina de gas, TG, es uno de los más atractivos y eficientes. En esta Tesis se propone un modelo de un sistema SOFC-TG alimentado por residuos forestales previamente gasificados. Para ello, se evalúan el potencial energético y las consideraciones de la recogida, tratamiento y transporte de los residuos forestales. El modelo anterior se integra junto con un análisis económico dinámico en un modelo técnico, económico y geográfico global que tiene en cuenta las particularidades y distribución irregular de los residuos forestales en diferentes puntos de recogida (parcelas). La optimización (ubicación y tamaño) de un sistema de generación SOFC-TG se plantea bajo dos puntos de vista: el de la empresa distribuida de energía y el del inversor. Bajo el punto de vista de la empresa distribuidora se propone una función económica basada en las pérdidas energéticas que se producen en la red de distribución y que se calculan mediante el análisis de flujos de cargas de la red y con las restricciones de ésta. Para la optimización del sistema SOFC-TG desde el punto de vista del inversor se presenta e implementa un algoritmo basado en nubes de partículas que resuelve el modelo global propuesto y que admite la incorporación de restricciones técnicas de la red de distribución.