Analysis of the Behaviour of Biofuel-Fired Gas Turbine Power Plants

The utilisation of biofuels in gas turbines is a promising alternative to fossil fuels for power generation. It would lead to significant reduction of CO2 emissions using an existing combustion technology, although significant changes seem to be needed and further technological development is necessary. The goal of this work is to perform energy and exergy analyses of the behaviour of gas turbines fired with biogas, ethanol and synthesis gas (bio-syngas), compared with natural gas. The global energy transformation process (i.e. from biomass to electricity) has also been studied. Furthermore, the potential reduction of CO2 emissions attained by the use of biofuels has been determined, considering the restrictions regarding biomass availability. Two different simulation tools have been used to accomplish the aims of this work. The results suggest a high interest and the technical viability of the use of Biomass Integrated Gasification Combined Cycle (BIGCC) systems for large scale power generation

¿Qué Método Utilizar Para Estimar la Temperatura estática de una formación de Petróleo?

Conocer la temperatura estática de una formación de petróleo es importante a la hora de evaluar y terminar un pozo. Existe una gran variedad de métodos para la determinación de esta temperatura. Cada método utiliza hipótesis y simplificaciones distintas que llevan a estimaciones diferentes, en algunos casos bastante alejadas del valor real. Esto hace difícil saber qué método utilizar. En este trabajo, se aplican los métodos de cálculo más comunes - Horner (HM), flujo radial y esférico (SRM), de las dos medidas (TLM) y de fuente de calor cilíndrica (CSM)- a cuatro pozos distintos. Se describe cómo aplicarlos en casos reales. Se presta especial atención a establecer los datos necesarios en cada caso: propiedades termo-físicas y número de medidas, y se proporcionan criterios para estimarlos en caso de no conocer su valor real. Como conclusiones a este trabajo se presentan una serie de pautas que permiten seleccionar el método de cálculo más conveniente en función de la información de que se dispong

Thermodynamic analysis of a dual power-hydrogen production system based on chemical-looping combustion

Chemical-looping hydrogen generation (CLHG) is a chemical-looping combustion variant that allows simultaneous production of power and hydrogen. A thermodynamic analysis from the exergy method point of view of an integrated syngas-fueled CLHG cycle is carried out with the aim of contributing to the conceptual understanding and development of CLHG systems. The cycle working point is optimized in a range of conditions. The proposed system shows a very interesting potential for power, hydrogen and process heating coproduction with high efficiency

Use of alternative fuels obtained from renowable sources in Brayton cycles

Analysis and simulation of the behaviour of gas turbines for power generation using different nonconventional fuels obtained from different renewable sources are presented. Three biomass-tobiofuel processes are considered: anaerobic digestion of biomass (biogas), biomass gasification (synthesis gas) and alcoholic fermentation of biomass and dehydration (bioethanol), each of them with two different biomass substrates (energy crops and municipal solid waste) as input. The gas turbine behaviour in a Brayton cycle is simulated both in an isolated operation and in combined cycle. The differences in gas turbine performance when fired with the considered biofuels compared to natural gas are studied from different points of view related with the current complex energetic context: energetic and exergetic efficiency of the simple/combined cycle and CO2 emissions. Two different tools have been used for the simulations, each one with a different approach: while PATITUG (own software) analyses the behaviour of a generic gas turbine allowing a total variability of parameters, GT-PRO (commercial software) is more rigid, albeit more precise in the prediction of real gas turbine behaviour. Different potentially interesting configurations and its thermodynamic parameters have been simulated in order to obtain the optimal range for all of them and its variation for each fuel

A Course of Thermodynamics for an Industrial Engineering Degree using New Methodologies and Technologies

This paper presents the experience carried out at the Industrial Engineering School (ETSII) of the Universidad Politécnica de Madrid (UPM) for teaching Thermodynamics science using new methodologies and technologies. During the last two years a special course on Thermodynamics has been given to those students who failed to pass the ordinary examination. This group was made of around thirty students with some level of knowledge of the subject. Nontraditional teaching methodologies have been applied to this group stretching the potential of new technologies to the maximum possible extent. A complete e-learning system developed by our University called Aula Web was used to produce a weekly schedule for each individual student. Aula Web consists of several modules. News and Forum channel the communications with the student.“Contents” is a repository holding various types of learning material such us presentations, theoretical texts and problems with solutions. “Activities” assigns homework to the student who can submit it electronically. Finally, “Self-assessment” composes bespoke self-assessment tests resorting to a wide database of questions and short problems. A totally personalized long problem was programmed using MATLAB. The problem is structured in ten steps that help the student to progress towards his/her learning target. Upon conclusion of the learning program the student should have acquired all foreseen knowledge of the subject. Observed results are very satisfactory. Throughout the whole process the level of motivation of the students has been very high. The Universidad Politécnica de Madrid supports education innovation experiences through special programs whose main target is the convergence at the European Higher Education Space

Estudio de las emisiones de CO2 en una instalación de turbina de gas con diferentes combustibles

El uso de las turbinas de gas en ciclo combinado es una de las alternativas más aceptadas en los últimos tiempos. Existen muchas razones por las que se está investigando sobre la posibilidad de usar otro tipo de combustibles como alternativa al característico, gas natural (metano). Entre otras, se pueden citar: la evolución del precio y la disponibilidad en una zona de algún tipo de gas de síntesis [17] así como estrategias medioambientales y de emisiones [10], [18], [20]. En la bibliografía se encuentran estudios, en los que de forma rigurosa se establece la relación entre la eficiencia de una instalación, usando balances característicos del Segundo Principio de la Termodinámica, y aspectos muy diversos como análisis de los gases de combustión [14], posibilidad de recalentamiento de los gases [19], temperaturas de gasificación [23] y temperatura de llama [18] etc. Estos estudios siempre toman como combustible el metano. En este estudio se presenta un análisis de las emisiones de CO2 (toneladas emitidas) por energía eléctrica producida (MWh) en la instalación de turbina de gas en ciclo combinado usando como combustible los primeros elementos de los hidrocarburos alcanos desde el metano, que se toma como referencia, hasta el heptano. Esto permite la determinación de las emisiones para distintos combustibles con distintas composiciones. Como parámetros relacionados directamente con la eficiencia de la instalación, se han contemplado para cada combustible diferentes temperaturas de entrada a la turbina de gas y distintas relaciones de compresión. Finalmente se obtienen una serie de curvas que relacionan la eficiencia y las emisiones con el número de carbonos presentes en el combustible. El análisis realizado pretende ser un elemento de discusión, basado en aspectos puramente termodinámicos, para la toma de decisione

Simulation of an Integrated Gasification Combined Cycle with Chemical-Looping Combustion and CO2 sequestration

Chemical-looping combustion allows an integration of CO2 capture in a thermal power plant without energy penalty; secondly, a less exergy destruction in the combustion chemical transformation is achieved, leading to a greater overall thermal efficiency. This paper focus on the study of the energetic performance of this concept of combustion in an integrated gasification combined cycle power plant when synthesis gas is used as fuel for the gas turbines. After thermodynamic modelling and optimization of some cycle parameters, the power plant performance is evaluated under diverse working conditions and compared to a conventional integrated gasification combined cycle with precombustion capture. Energy savings in CO2 capture and storage has been quantified. The overall efficiency increase is found to be significant and even notable, reaching values of around 7%. In order to analyze the influence of syngas composition on the results, different H2-content fuels are considered

Métodos para la estimación de la temperatura estática de la formación en yacimientos de petróleo y geotérmicos

Las empresas explotadoras de yacimientos de petróleo y geotérmicos diseñan y construyen sus instalaciones optimizándolas según dos características especialmente representativas: su temperatura y su presión. Por ello, tener información precisa sobre ambos aspectos lo antes posible puede permitir ahorros importantes en las inversiones en infraestructuras y también acortar los plazos de comienzo de explotación; ambos, aspectos esenciales en la rentabilidad del yacimiento. La temperatura estática de una formación es la temperatura existente antes del inicio de las tareas de perforación del yacimiento. Las operaciones de perforación tienen como objetivo perforar, evaluar y terminar un pozo para que produzca de una forma rentable. Durante estas tareas se perturba térmicamente la formación debido a la duración de la perforación, la circulación de fluidos de refrigeración, la diferencia de temperaturas entre la formación y el fluido que perfora, el radio, la difusividad térmica de las formaciones y la tecnología de perforación [7]. La principal herramienta para determinar la temperatura estática de formación son las medidas de temperaturas en los pozos. Estas medidas de temperatura se realizan una vez cesados los trabajos de perforación y circulación de fluidos. El conjunto de medidas de temperatura obtenidas es una serie de valores ascendentes, pero no llega a alcanzar el valor de la temperatura estática de la formación. Para estimar esta temperatura se plantean las ecuaciones diferenciales que describen los fenómenos de transmisión de calor en el yacimiento [14]. Estos métodos se emplean tanto en yacimientos geotérmicos como en yacimientos de petróleo indistintamente [16]. Cada uno de ellos modela el problema de transmisión de calor asociado de una forma distinta, con hipótesis simplificadoras distintas. Se ha comprobado que la aplicación de los distintos métodos a un yacimiento en concreto presenta discrepancias en cuanto a los resultados obtenidos [2,16]. En muchos de los yacimientos no se dispone de información sobre los datos necesarios para aplicar el método de estimación. Esto obliga a adoptar una serie de hipótesis que comprometen la precisión final del método utilizado. Además, puede ocurrir que el método elegido no sea el que mejor reproduce el comportamiento del yacimiento. En el presente trabajo se han analizado los distintos métodos de cálculo. De la gran variedad de métodos existentes [9] se han seleccionado los cuatro más representativos [2,7]: Horner (HM), flujo radial y esférico (SRM), de las dos medidas (TLM) y de fuente de calor cilíndrica (CSM). Estos métodos se han aplicado a una serie de yacimientos de los cuales se conoce la temperatura estática de la formación. De cada yacimiento se disponía de datos tanto de medidas como de las propiedades termo-físicas. Estos datos, en ocasiones, eran insuficientes para la aplicación de todos los métodos, lo cual obligo a adoptar hipótesis sobre los mismos. Esto ha permitido evaluar la precisión de cada método en cada caso. A partir de los resultados obtenidos se han formulado una colección de criterios que permiten seleccionar qué método se adapta mejor para el caso de un yacimiento concreto, de tal manera que el resultado final sea lo más preciso posible. Estos criterios se han fijado en función de las propiedades termo-físicas del yacimiento, que determinan el tipo de yacimiento, y del grado de conocimiento que se dispone del yacimiento objeto de estudio

Study of isolated wakes and their superposition in wind farms, using different turbulence models

Different models to simulate wakes in wind farms are reviewed [1], [2]. Special emphasis is put in those elaborated by the authors. First, kinematic models, based on self-similar velocity deficit profiles and global momentum conservation, are briefly revisited. Then, field models of a different degree of complexity, which solve numerically the flow equations with several types of simplifications and turbulence closure models, are analyzed and compared. Models like Ainslie´s that uses a simple algebraic expression for the eddy viscosity, and are still widely used, are compared to other more complete models like UPMWAKE, which uses a k-ε turbulence closure. Ground effect, simulation of atmospheric conditions, atmospheric stability, simulation of turbulence characteristics, wake superposition and computer time consumed, will be used as terms of comparison. Results of an algebraic Reynolds Stress Model will also be presented, and compared with those of the k-ε turbulence closure. Then a comparison will follow of elliptic and parabolic models, and how boundary conditions at the disk are imposed. A discussion on the displacement of the wake origin for parabolic models will be made. The simplicity and computer time consumed to simulate wake superposition in whole large wind farms of the elliptic and parabolic models will be analyzed and compared. Results of a large eddy simulation model will also be presented and compared to those of previously mentioned models [3]. Wake meandering, and its role in wake turbulence generation when using simpler eddy viscosity models will be analyzed, and compared with other mechanisms of turbulence generation. The possibility and convenience of introducing unsteady terms in parabolic field models of wind farms, like UPMPARK, and thus simulate wake meandering will be discussed. Results of UPMPARK with and without meandering will be compared with available experimental data

Hospitalizations associated with rotavirus gastroenteritis in Spain, 2001–2005

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>This study aims to describe and analyze hospital admissions in Spain due to rotavirus infections among children aged 5 years or under during the period 2001–2005, along with the associated health cost.</p> <p>Methods</p> <p>To update estimates of rotavirus hospitalizations rates in Spain, we conducted a retrospective study of 5 years of national hospitalization data associated with acute gastroenteritis using the Minimum Basic Data Set.</p> <p>Results</p> <p>During the study period, a total of 17.1% of all admissions due to acute gastroenteritis of any etiology in children aged ≤ 5 years were attributable to rotavirus infection as determined by the rotavirus-specific International Classification of Diseases, ninth revision, Clinical Modification code. A mean incidence of 135 hospital admissions attributable to rotavirus per 100,000 children aged ≤ 5 years was found. Hospitalizations associated with rotavirus had a marked winter-time seasonality. The estimated cost of hospital admission attributable to rotavirus has risen from 3 million euros estimated for 2001 to almost 7 million euros estimated in 2005.</p> <p>Conclusion</p> <p>Rotavirus gastroenteritis remains an important cause of hospitalizations in Spanish children, mostly during the winter season.</p