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Siemens y Endesa implantan un proyecto de digitalización pionero en España

El proyecto optimización de la combustión es un proyecto innovador de referencia a nivel mundial para Endesa, que aúna la digitalización y la eficiencia operativa. Supone un paso más en el proceso de transformación digital en el que actualmente se encuentra sumido el grupo.

Así se digitaliza la generación energética

El sistema láser capaz de mejorar la eficiencia y reducir la contaminación

La planta de energía de Endesa, situada en Mallorca, se ha instalado un sistema capaz de supervisar y monitorizar un proceso crítico de su explotación, que es el de la combustión, mediante la utilización de un sistema de observación directo.

 

La central térmica de Es Murterar, situada en el municipio de Alcudia en las Islas Baleares, cuenta con 4 grupos térmicos de vapor y 2 turbinas de gas. En total, son 585 megavatios que generan el 70%, aproximadamente, de la energía de la isla. 

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¿Cómo funciona el sistema láser?

En el ámbito de las centrales térmicas, en especial en aquellas que tienen calderas de combustión (plantas incineradoras de residuos, biomasas, etc.), Siemens cuenta con un sistema de medición láser y algoritmos de autoaprendizaje que digitaliza y optimiza la combustión mediante su sistema SPPA-P3000, mejorando la eficiencia y nivel de emisiones de la planta y aumentando el grado de automatización.

 

El potencial de mejora de la eficiencia y de reducción de emisiones –NOx, CO y CO2- depende de los objetivos y prioridades de cada planta. Para determinar estos niveles, Siemens lleva a cabo un estudio de viabilidad previo del potencial de cada instalación. Como referencia la reducción media de emisiones de NOx se sitúa entre el 15% y el 34%.

 

Se trata de un sistema que, en primer lugar, digitaliza los principales parámetros de la combustión, mediante medición directa con tecnología láser, para luego optimizarla mediante algoritmos lógicos que incluyen módulos de aprendizaje continuo. Posteriormente, el sistema actúa sobre los principales lazos de control de la caldera aumentando su eficiencia. 

Conocimiento frente a intuición

Hasta ahora, la operación de planta tenía grandes limitaciones respecto al control de la combustión, ya que era imposible conocer las condiciones reales de las calderas, siendo los métodos de medición utilizados de medida indirecta aguas arriba del núcleo de la combustión. Dada esta problemática, el funcionamiento de la caldera se guiaba, básicamente, por las recomendaciones de su fabricante o por el know-how del operador.

 

El SPPA-P3000 de Siemens utiliza láser que analizan transversalmente el interior de la caldera, para obtener una lectura bidimensional de las condiciones exactas de la combustión. De este modo, se conoce la temperatura y la concentración de todos los reactivos, gases y sólidos en cada zona de la caldera. Así se pueden diferenciar las áreas de combustión óptimas de las problemáticas y detectar qué correcciones hay que aplicar para mejorar el rendimiento. 

¿Por qué usar un sistema láser en una planta energética?

  • Realiza medida directa sobre la zona de la combustión a 1.000 grados, respecto a la medida indirecta tradicional (300 grados)
  • La medición online se realiza de los principales parámetros de la combustión: temperatura, oxígeno, CO y CO2.
  • Automatiza la combustión y la hace más eficiente, más estable y menos manual.
  • No modifica la instalación.

 

Principales beneficios del sistema láser de Siemens

  • Minimizar el consumo de carbón - reducir la cantidad de combustible consumido.
  • Alargar la vida de los equipos y de la vida útil de la planta, evitando las paradas no programadas.
  • Reducir el número de misiones en NOX, CO y CO2
  • Sencilla instalación: para adaptar el sistema de medición láser a las calderas, solo es necesario realizar unas pequeñas ranuras en sus paredes durante una breve parada. El sistema de optimización puede interactuar con cualquier instrumentación y sistema de control, tanto de Siemens como de otros fabricantes.

     

 

Colaboración Siemens-Endesa

La optimización de la combustión de Siemens es una solución de lazo cerrado para mejorar la eficiencia y las emisiones. En la planta de energía de Endesa en Mallorca tenemos la optimización de combustión combinada con la optimización de soplado de hollín, ambas partes funcionan perfectamente juntas. La optimización de la combustión está actuando sobre múltiples actuadores en el proceso para estructurar el combustible y el aire, por lo que, la combustión está mejorando y la optimización del soplo de hollín está trabajando en la transferencia de calor al ciclo de vapor de agua, y reestructurando esto para obtener el mejor rendimiento posible.

 

La solución viene con un sistema de medición láser que mide en la caldera, la temperatura, el O2, el CO y el agua, justo sobre la combustión, combinándolo con las estructuras de control avanzadas podemos ofrecer una solución que se adapta perfectamente a las estructuras de control existentes de la planta y que están realizando su trabajo de optimización.

 

La tecnología láser le permite al cliente algo que hasta el momento no era posible: ver dentro de la caldera y monitorizar su proceso de combustión de una forma más precisa. Los láseres permiten conocer la distribución de temperatura, oxígeno y CO en caldera. Además, este sistema permite modificar su proceso en línea, mejorando el rendimiento y disminuyendo el número de paradas no programadas.

 

La inteligencia artificial que incorpora este sistema le permite aprender del proceso, por eso el cliente espera mantener óptimas condiciones de combustión, incluso en situaciones en las que tengan equipos fuera de servicio y cambios de carbón.

 

La solución está hecha a medida para los requisitos específicos de la planta y para cumplir con los objetivos de optimización específicos, se puede aplicar a todos los tipos de plantas de energía fósil.

La ejecución de este proyecto ha sido un reto extraordinario dada la dificultad en la integración de sofisticados sistemas de gran precisión en una instalación que no estaba prevista para ella.

 

Durante un año, hemos procedido a la integración del sistema de control de Siemens SPPA-T3000 en el control del grupo 4.

 

Un grupo de técnicos expertos en técnicas de vanguardia procedente de diferentes países han cooperado bajo dirección de Siemens España para cumplir con el suministro de plazo. Actualmente, nos encontramos en la última fase de la puesta en marcha y ya se aprecian mejoras en la operación. 

"Siempre es enriquecedor trabajar con una empresa líder en innovación y con una visión global del sector. Para nosotros la solución técnica que nos propuso Siemens era la que más adaptaba a nuestras necesidades y a los objetivos del proyecto", afirman desde Endesa.

 

"Ha sido un placer el rico intercambio de experiencias y conocimientos que se han producido, tanto dentro del equipo como con Endesa. Quisiera destacar en especial absoluta sintonía que ha habido en la priorización de la prevención de accidentes aplicando nuestra ‘cultura de cero daños’", declara Siemens. 

Endesa, en su compromiso con el medio ambiente, sustituye la central térmica por un centro de producción, desarrollo y valorización, utilizando los subproductos en la economía circular.

 

Utiliza el agua caliente para una piscifactoría o el CO2 para una planta de captura con microalgas. También un centro de investigación tecnológico, un dragado de una laguna para observatorio de aves, utilización de las cenizas como cementante, y finalmente, un proyecto de hibridación energética entre energía renovables y energía de generación convencional.

 

Otro de los objetivos del proyecto era controlar los niveles de enquemados en ceniza. Con ello, se pretende incrementar la cantidad de ceniza vendible y revalorizable, así como extender la vida útil de las celdas de vertido del vertedero de la planta.