La centrale elettrica di Hunts Bay migliora le prestazioni della turbina con il raffreddamento evaporativo

Le sfide che l'industria della produzione di energia deve affrontare

La moderna tecnologia delle turbine a gas ha fatto enormi progressi nell'aumentare la capacità dell'impianto e migliorare l'efficienza, ma anche questi moderni progetti di impianti possono subire perdite di calore a meno che non vengano implementate tecniche di raffreddamento adeguate. La centrale elettrica di Hunts Bay è una centrale di cogenerazione a ciclo combinato da 668 megawatt (MW) situata a Kingston, in Giamaica. L'impianto è di proprietà della Jamaica Public Service Company Ltd. L'impianto di Hunts Bay comprende tre turbine a combustione: due GT Brown e una GE Frame 7. Avevano bisogno di migliorare il funzionamento dell'impianto e aumentare la produzione e l'efficienza per recuperare energia e generare maggiori entrate. Anche le emissioni di ossidi di azoto e monossido di carbonio devono essere costantemente monitorate e controllate presso lo stabilimento, mantenendo al minimo l'impatto ambientale.

Aumento della domanda

La domanda media annua di elettricità in Giamaica negli ultimi dieci anni è stata di circa il cinque percento e la previsione per i prossimi cinque anni è del sei percento annuo. «Basandoci sulla nostra capacità installata attuale di 668 Megawatt (MW), si prevede che la domanda supererà la nostra capacità di generazione», ha dichiarato Dave Stamp, Ingegnere della struttura della centrale elettrica Hunts Bay. Questa situazione ha portato la Jamaica Public Service Company Ltd. a indagare nuovi modi per aumentare economicamente la capacità delle sue unità di generazione. Uno di questi metodi utilizza la tecnologia di raffreddamento evaporativo, che raffredda l’aria in ingresso alla turbina a gas. La soluzione Munters Poiché per far funzionare le turbine a gas è necessaria una grande quantità di aria, la potenza erogata e il consumo di carburante dipendono fortemente dal flusso di massa, dalla qualità e dalla temperatura dell’aria ambiente aspirata nella camera di combustione. «Più l’aria immessa nella turbina è pulita e fresca, più efficiente sarà il funzionamento della turbina, con conseguente aumento della potenza erogata», ha detto Stamp. «Al contrario, con l’aumento della temperatura dell’aria in ingresso, la potenza diminuisce e l’efficienza cala.» Per verificare l’idoneità della tecnologia di raffreddamento dell’aria di ingresso alle condizioni climatiche della Giamaica, è stato avviato un progetto pilota. È stata selezionata la turbina a gas 4, una John Brown Engineering MS5001 (Frame 5) con una potenza ISO di 25,5 MW [59°F e 14,7 psia aria in ingresso] e una potenza di sito di 21,750 MW [88°F e 14,7 psia]. «Abbiamo conosciuto il raffreddamento dell’aria di ingresso quando abbiamo visto un annuncio Munters sull’argomento», ha detto Stamp. «Successivamente li abbiamo contattati per un’analisi economica.» Hunts Bay sceglie il sistema Munters TURBOdek Secondo Stamp, ci sono state diverse ragioni per cui Hunts Bay ha scelto un sistema di raffreddamento evaporativo presso l’impianto invece di altri metodi di raffreddamento. «Abbiamo scelto il raffreddamento evaporativo per la facilità di installazione in retrofit, i bassi costi operativi e la bassa perdita di pressione all’ingresso», ha detto Stamp. «È stata anche la scelta economica giusta per noi e l’unità è stata facile da installare.» Il sistema Munters TURBOdek ha fornito raffreddamento all’aria di ingresso durante il test pilota, che ha portato a installazioni permanenti. Le condizioni climatiche in Giamaica erano ideali per l’installazione del raffreddamento evaporativo. «Si prevede una riduzione graduale della capacità con l’aumento della temperatura ambiente e, dato che Kingston ha temperature estive elevate tra 90-92°F, è possibile realizzare solo circa l’85% della potenza ISO MCR (micro carbon residue)», ha detto Stamp. I risultati del test pilota hanno dimostrato che la centrale di Hunts Bay ha tratto beneficio dall’installazione del sistema di raffreddamento evaporativo Munters. «Abbiamo recuperato fino al 10% della nostra capacità energetica con l’aggiunta dell’unità di raffreddamento evaporativo», ha detto Stamp. «Mentre le compagnie elettriche nei climi meridionali riconoscono l’impatto che il raffreddamento evaporativo può avere sulle prestazioni della turbina, vediamo anche opportunità fino a Toronto», ha detto Larry Klekar, responsabile vendite della Divisione Sistemi Munters. «Il raffreddamento dell’aria in ingresso ripaga così rapidamente che le installazioni sono una buona decisione nella maggior parte del Nord e Sud America.» «Raffreddare l’aria di combustione per un impianto a turbina a gas è un modo intelligente per ottenere più potenza», ha detto Klekar. «Con il sistema di raffreddamento evaporativo Munters e una temperatura di bulbo secco ambientale di 95°F, è possibile recuperare fino al 15% della potenza persa solo raffreddando l’aria di aspirazione.» Stamp ha osservato: «Siamo estremamente soddisfatti delle prestazioni delle unità di raffreddamento evaporativo Munters e prevediamo di installare altre unità sulle nostre turbine a breve.»