6-24 El Departamento de Energía proyecta que entre los años 1995 y 2010, Estados Unidos necesitará construir nuevas plantas eléctricas para generar una cantidad adicional de 150,000 MW de electricidad para responder a la demanda creciente de potencia eléctrica. Una posibilidad es construir plantas con quemadores de carbón, cuya construcción cuesta $1 300 por kW y tienen una eficiencia de 40 por ciento. Otra posibilidad es usar las plantas más limpias ecológicamente de Ciclo Combinado de Gasificación Integrada (IGCC, por sus siglas en inglés), en las que el carbón se somete a calor y presión para gasificarlo al mismo tiempo que se eliminan el azufre y sus derivados. El carbón gasificado se quema luego en una turbina de gas, y parte del calor de desecho de los gases de escape se recupera para generar vapor para la turbina de vapor. Actualmente la construcción de plantas IGCC cuesta alrededor de $1,500 dólares por kW, pero su eficiencia es alrededor de 48 por ciento. El poder calorífico promedio del carbón es alrededor de 28,000,000 kJ por tonelada (es decir, se liberan 28,000,000 kJ de calor al quemar una tonelada de carbón). Si la planta IGCC ha de recuperar su diferencia de costo por ahorros en combustible en cinco años, determine cuál debe ser el precio del carbón en dólares por tonelada.
6-25 Reconsidere el problema 6-24. Utilizando software EES (u otro), investigue el precio del carbón para diversos periodos de recuperación de inversión simple, diversos costos de construcción de planta y diversas eficiencias operativas.
6-26 Repita el problema 6-24 para un periodo de recuperación simple de tres años en vez de cinco años.