El Gas Natural y sus Aplicaciones. Motores de Gas | Natural Gas and its Applications. Gas Engines www.futurenergyweb.es 42 FuturEnergy | Mayo May 2019 para simular condiciones tropicales. Los ingenieros pueden, por ejemplo, elevar la humedad del aire de admisión para poder ajustar el motor para hacer frente a todas las condiciones límite posibles. Los primeros modelos de motores están actualmente a punto de entrar en plena producción, mientras el personal de desarrollo trabaja para preparar los demás. Arranque en 120 segundos: potencia para equilibrar cargas por cortesía de los sistemas de gas Paralelamente, los desarrolladores de MTU también están trabajando en otra variante del motor de gas Serie 4000: un motor con capacidades de arranque más rápidas. Éste puede alcanzar su potencia máxima de 130 kW por cilindro en 120 segundos, mientras que modelos anteriores de motores de gas MTU tardan mucho más en alcanzar ese punto. Esta capacidad de arranque rápido abre una gama más amplia de aplicaciones para el motor de gas. El uso creciente de energías renovables, como solar y eólica, en la generación de energía puede hacerla más ecológica, pero también hay grandes fluctuaciones en las redes eléctricas que deben compensarse. Por ejemplo: cuando todos encienden sus luces a las 7 am y encienden la máquina de café, o cuando los grandes usuarios industriales se ponen en marcha, de repente se necesita mucha electricidad al mismo tiempo. El problema es que a esa hora de la mañana a menudo sopla poco viento y no hay mucha luz solar, por lo que las energías renovables no son lo suficientemente fiables o estables para cubrir toda la demanda. Aquí es donde entran los sistemas de gas. Se puede confiar en que estén disponibles y que suministren electricidad de forma segura y predecible hasta que se produzca suficiente energía eólica o solar. Muchos países europeos tienen programas especiales para este “equilibrado de potencia” utilizado en la estabilización de la red, estableciendo la rapidez con la que las centrales eléctricas de gas deben poder poner en línea su capacidad de equilibrado de potencia. Hasta ahora, este era un trabajo que realizaban principalmente los motores diésel, pero que actualmente está cambiando. El gas es más barato y más neutro respecto al CO2 que el diésel, por lo que cada vez más clientes optan por él. Además, en la mayoría de los casos, los programas nacionales de equilibrado de potencia de los gobiernos estipulan que ésta se debe generar utilizando motores de gas distribuidos y sistemas asociados. Las microrredes también demandan la rapidez de puesta en marcha de los motores de gas. Las microrredes combina motores de gas con fuentes de energía renovable, como parques eólicos y plantas solares, agregando sistemas de almacenamiento de baterías y un sistema de control general. El controlador utiliza los parámetros especificados por el consumidor para calcular qué fuentes de energía se usan en cada momento para entregar energía a los consumidores o a un banco de baterías como el “contenedor-batería” MTU. La dinámica y la escasez resultante de nuevas aplicaciones para motores de gas inicialmente presentaron un desafío a los desarrolladores, ya que los motores se habían diseñado previamente para períodos prolongados de operación, con un tiempo de puesta en marcha no excesivamente crítico. Una nueva unidad de software garantiza ahora, entre otras cosas, que el turbocompresor puede proporcionar al motor la mezcla de aire y combustible requerida mucho más rápidamente. Una bomba de cebado especial también suministra aceite al motor en todos los puntos de apoyo relevantes en un período de tiempo muy corto. Junto con otras mejoras en el procedimiento de puesta en marcha, los desarrolladores lograron su objetivo: el motor alcanza su máxima potencia en un tiempo máximo de 120 segundos. of the cooling water in the mixture cooler so that the fuelair mixture is warmer and therefore does not condense. In order to be able to test the engine in real-life conditions, MTU has built a test stand at its Augsburg facility to simulate tropical conditions. Engineers can, for example, raise the humidity of the intake air in order to be able to adjust the engine to cope with all possible borderline conditions. The first engine models are about to go into full production, with development staff now working to get the others ready. 120-second start-ups: load-balancing power courtesy of gas systems In parallel, MTU developers are also working on another variant of the Series 4000 gas engine: an engine with faster start-up capabilities. This one can reach its full output of 130 kW per cylinder in 120 seconds, whereas previous MTU gas engines took much longer to get there. This quick-start capability opens up a wider range of applications for the gas engine. The increasing use of renewables, such as solar and wind, in power generation may make it greener, but there are also major fluctuations in the power grids that have to be compensated for. For example: when everyone turns on their lights at 7am and switches on the coffee machine, or when big industrial users get going, suddenly a lot of electricity is needed all at once. The trouble is, at this time of the morning there is often little wind blowing and not much in the way of sunshine, so renewables are not reliable or stable enough to cover all the demand. This is where gas systems come in. They can be relied upon to be available and supply electricity safely and predictably until sufficient wind or solar power comes on stream. Many European countries have special programmes for this ‘balancing power’ used in grid stabilisation, setting out how quickly gas-fired power plants must be able to bring their balancing power online. Hitherto, this was a job mainly undertaken by diesel engines, but that is currently changing. Gas is cheaper and more CO2neutral than diesel, which is why more and more customers are opting for it. Moreover, in most cases, the governments’ national balancing power programmes stipulate that balancing power must be generated using distributed gas engines and associated systems. Fast start-up of gas engines is also in demand for microgrids. Microgrids team gas engines with renewable energy sources such as wind and solar power plants, adding battery storage systems and an overarching control system. The controller uses parameters specified by the consumer to calculate which power sources are used at which time in order to deliver power either to consumers or to a battery bank such as the MTU ‘battery container’. The dynamics and the resultant dearth of new applications for gas engines initially presented developers with a challenge, since engines had previously been designed for prolonged periods of operation, with start-up time not terribly critical. A new piece of software now ensures, among other things, that the turbocharger can provide the engine with the required fuel-air mixture much more quickly. A special priming pump also supplies the engine with oil at all relevant bearing points within a very short period of time. Together with further improvements in the start-up procedure, the developers have achieved their goal: the engine reaches full power within anywhere up to 120 seconds.
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