Plantas termosolares

Se consigue en ellas ratios de concentraclón muy importantes (más de 1000 veces), lo que significa que la radiación que llega a una gran superficie se concentra en otra mil veces menor. Las dos tecnologías ctuales de concentración en un punto son las denominadas Dish Stirling, que utilizan una especie de plato en cuyo punto focal se situa un motor stirling, y las de torre, en las que una serie de espejos planos denominados heliostatos se orientan de forma que la radiación incidente se concentra en la parte superior de una torre de hormigón donde se encuentra una caldera.

En cuanto a las segundas, las que concentran la radiación en una linea, existen dos tecnologías principales: las de espejos fresnel, en las que unos espejos planos reflejan la radiación a una linea atravesada por un circuito de agua; las de concentrador cilindro-parabólico, que son las más extendidas en la actualidad y cuya tecnología se considera la más madura. A estas últimas se las denomina Centrales CCP (Concentrador cillndro parabólico) Además de éstas, existen diferentes formas de hibridación.

En estas plantas coexisten diversas tecnologías, con el objetivo de mantener la planta en operación cuando no hay radiación solar. Las más usuales son las denominadas ISCC (Integrated Solar Combined Cycle) que integran un ciclo combinado estándar con un campo solar tipo CCP. Otra forma de hibridación utiliza plantas de biomasa, que queman ombustible sólido 2 OF forma combustible sólido como restos vegetales, forestales o agrícolas para mantener la planta en marcha cuando la radlaclón ha desaparecido. Veamos cada una de estas tecnologías. l. DISCO STIRLING.

Un sistema de concentrador disco Stirling está compuesto por un concentrador solar de alta reflectividad, por un receptor solar de cavidad, y por un motor Stirling que se acopla a un alternador. El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura entorno a los 7500 C. Esta energía es utilizada para la generación de energía or el motor o la microturbina. Para óptimo funcionamiento, el sistema debe estar provisto de los mecanismos necesarios para poder realizar un seguimiento de la posición del sol en dos ejes.

Figura 1. Captador Disco Stirling. 2. TECNOLOGIA DE TORRE. La tecnología de torre se posiciona como una tecnología termosolar con un grado de madurez media. En los sistemas de torre, un campo de helióstatos o espejos móviles que se orientan según la posición del sol, reflejan la radiación solar para concentrarla hasta 600 veces sobre un receptor que se sitúa en la parte superior de una torre. Este calor se transmite a un fluido con el objeto de generar vapor que se expande en una turbina acoplada a un generador para la producción de electricidad.

Figura 2. Esquema de funcionamiento de la tecnología de torre. El funcionamiento de la tecnología de torre se basa en tres elementos característicos: los helióstatos, el receptor y la torre. 30F torre se basa en tres elementos característicos: los helióstatos, el receptor y la torre. 1 )Los helióstatos tienen la función de captar la radiación solar y dirigirla hacia al receptor. Están compuestos por una superficie eflectante, una estructura que le sirve de soporte, y mecanismos que permiten orientarlo para ir siguiendo el movimiento del sol.

Las superficies reflectantes más empleadas actualmente son de espejos de vidrio. 2)El receptor, que transfiere el calor recibido a un fluido de trabajo, que puede ser agua, sales fundidas, etc. Este fluido es el encargado de transmitir el calor a la otra parte de la central termosolar, generalmente a un depósito de agua, obteniéndose vapor a alta temperatura para producción de electricidad mediante el movimiento de una turbina. 3)La torre sirve de soporte al receptor, que debe situarse a cierta ltura sobre el nivel de los helióstatos con el fin de evitar, o al menos reducir, las sombras y los bloqueos.

Figura 3. Vista de una torre y su campo de helióstatos. En la constante búsqueda para obtener mayores rendimientos se ha avanzado principalmente en dos frentes: conseguir mayores temperaturas e hibridar y mejorar el almacenamiento. 1 . Altas temperaturaspara mejorar el rendimiento. Las altas temperaturas (superiores a 10000 C) que se pueden alcanzar con esta tecnología permiten aspirar a elevados rendimientos en la generación de electricidad, incluso por encima del 25 % en la ransformación de radiación solar a electricidad. 2. Almacenamiento.

En la tecnología de torre, se puede incorporar el almacenamiento de energía 40F electricidad. 2. Almacenamiento. En la tecnolog(a de torre, se puede incorporar el almacenamiento de energía. A partir de este almacenamiento el sistema puede proporcionar energía aun en condiciones de nubosidad o de noche. Actualmente la solución más utilizada es el uso de un tanque de almacenamiento de aguafvapor o sales fundidas que acumula la energía para ser distribuida en otro momento, por lo que el campo de heliostatos y la capacidad de eneración de vapor están muy sobredimensionados. 3. Hibridación.

Otra mejora utilizada en la tecnología de torre es la hibridación, que consiste en la utilización de otras fuentes de energía, como la biomasa, para mantener la planta en marcha con ausencia de radiación. Tanto la hibridación como el almacenamiento buscan aumentar el número de horas de operación de la planta, que en una ubicación media apenas superan las 2. 500 (un año tiene 8760 horas) 3. TECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICA. La tecnolog[a cilindro-parabólica es una tecnología limpia, madura y con un extenso historial que demuestra estar reparada para la instalación a gran escala.

Esta tecnología lleva siendo instalada a nivel comercial desde los años 80 con un excepcional comportamiento. Desde entonces, ha expermentado importantes mejoras a nivel de costes y rendimientos. Actualmente hay más de 800 MVV en operación, más de 2000 MW en construcción y alrededor de 6 GWs en promoción a nivel mundial en paises como España (el principal motor de la tecnología termosolar), Estados Unidos, Marruecos, Argelia, Egipto, Australia, Surdáfrica, India, México y Chile. 9 Unidos, Marruecos, Argelia, Egipto, Australia, Surdáfrica, India, México y Chile.

La tecnología cilindro-parabólica basa su funcionamiento en el seguimiento del movmeitno solar para que los rayos incidan perpendicularmente a la superficie de captación, y en la concentración de estos rayos solares incidentes en unos tubos receptores de alta eficiencia térmica localizados en la linea focal de los cilindros. En estos tubos, un fluido transmisor de calor, normalmente un fluido orgánico sintético (HTF) es calentado hasta unos 400 0C. Este fluido caliente de dirige a una serie de intercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado.

La nergía presente en este vapor se convierte en energía eléctrica utilizando una turbina de vapor convencional y un generador acoplado a ella. La tecnología cilindro-parabólica es la tecnologia CSP mas desarrollada. Figura 4. Esquema de funcionamiento de la tecnología cilindro- parabólica. Los componentes principales del campo solar de la tecnología cilindro-parabólica son: 1 )EI reflector cllindro-parabóllco: La mlsión del receptor cilindro parabólico es reflejar y concentrar sobre el tubo absorbedor la radiación solar directa que incide sobre la superficie.

La superficie specular se consigue a través de películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte de vidrio que le da la suficiente rigidez. 2)El tubo absorbedor: El tubo absorbedor consta de dos tubos concéntricos separados por una capa de vacío. El interior, por el que circula el fluido que se calienta es metálico y el extenor de cristal. El fluido de tra 6 9 que circula el fluido que se calienta es metálico y el exterior de cristal. El fluido de trabajo que circula por el tubo interior es diferente según la tecnología.

Para bajas temperaturas 200 0C) se suele utilizar agua desmineralizada con Etileno-Glicol mientras ue para mayores temperaturas (2000 C < T < 400 0 C) se utiliza aceite sintético. Las últimas tecnologías permiten la generación directa de vapor sometiendo a alta presión a los tubos y la utilización de sales como fluido caloportante. 3) El sistema de seguimiento del sol: El sistema seguidor más común consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro- parabólicos del colector alrededor de un eje. )La Estructura metálica: La misión de la estructura del colector es la de da rigidez al conjunto de elementos que lo componen. Figura 5. Colector cilindro-parabólico. La tecnolog[a de colectores cilindro-parabólicos puede incorporar almacenamiento para poder producir electricidad en horas de oscuridad, la más extendida es el almacenamiento con sales. Esta tecnología se basa en la utilización de dos tanques de sales para almacenar el calor. 1 )Durante el ciclo de carga, las sales intercambian calor con el fluido procedente del campo solar y se almacenan en el tanque caliente. )Durante el ciclo de descarga, el sistema simplemente opera en sentido contrario al anteriormente expuesto, calentando el fluido caloportador que generará vapor para mover la turbina que roducirá finalmente la electricidad. Figura 5. Esquema de funcionamiento de almacenamiento de sales fundidas. Figura 7. Depósitos 9 Figura 6. Esquema de funcionamiento de almacenamiento de Figura 7. Depósitos de sales fundidas 4. TECNOLOGíA FRESNEL Una de las nuevas formas de aprovechamiento térmico de la energía solar es el concentrador lineal tipo Fresnel que se destaca por la sencillez de su construcción y por su bajo coste.

La tecnología fresnel utiliza reflectores planos, simulando un espejo curvo por variación del ángulo ajustable de cada fila Individual e espejos, en relación con el absorbedor. Los reflectores se construyen con espejos de vidrio normales y por lo tanto su materia prima es muy barata. La forma curvada de los espejos cilindro parabólicos hace que sean un 15% más eficientes que los espejos Fresnel, pero el ahorro de costes de construcción es tan importante que esa disminución de rendimiento se ven suficientemente compensada. Figura 8.

Fotografía de central CSP tipo Fresnel 5. ISCC (Integrated Solar Combined Cycle). La tecnología ISCC combina todos los beneficios de la energía solar con los beneficios de un ciclo combinado. El recurso solar ustituye parcialmente el uso del combustible fósil con el ahorro de emisiones que ello supone. El campo solar habitual es del tipo CCP, es decir, tecnología cilindro-parabólica. 4. 1 El ciclo combinado convencional. Una planta convencional de ciclo combinado está formada por una turbina de gas, un recuperador de calor y una turbina de vapor.

En el caso de una planta híbrida solar ISCC, se utiliza la energía solar como energía auxiliar que permitiré incrementar el rendimiento del c solar como energía auxiliar que permitirá incrementar el rendimiento del ciclo,. Es decir: la planta produce la mayor parte e su energía en ciclo combinado, y el campo solar aporta entre un 2 y un 5% de energía adiclonal. 4. 2 El ciclo combinado-solar El funcionamiento de una planta hlbrida de ciclo combinado-solar, es semejante al de una planta de ciclo combinado convencional. El combustible se quema normalmente en la cámara de combustión de la turbina de gas.

A los gases de escape que se dirigen al recuperador de calor, se les añade el calor proveniente del campo solar, resultando en un aumento en la capacidad de generación de vapor y consecuentemente un incremento de producción de electricidad en la turbina de vapor. Figura 9. Esquema de funcionamiento planta ISCC HISTORIA DE LA ENERGIA TERMOSOLAR En China y en la antigua Grecia, la gente utilizaba los rayos solares con espejos o vidrios para encender fuegos. Durante épocas de guerra, esa misma técnica fue utilizada para prender fuego a los barcos enemigos.

A pnnclpios del siglo XX ya se habían inventado máquinas simples que podían funcionar a partir de la concentración del calor del sol. En 1913, el norteamericano Frank Shuman, desarrolló la primera estación termosolar de bombeo en Meadi, Egipto. Este sistema funcionaba con 5 grandes reflectores, cada uno de 62 metros de argo y contenían espejos de vidrio formando así un cilindro con aspecto de parábola. Cada reflector centraba la luz solar en un tubo de su longitud, calentando el agua que se situaba dentro de ellos.

El vapor generado alimentaba de su longitud, calentando el agua que se situaba dentro de ellos. El vapor generado alimentaba un motor conectado a una bomba. Este sistema logró distribuir 6000 galones de agua por minuto desde el Río NIIo hasta lugares cercanos. La historia moderna de la energía termosolar inició en la crisis del petróleo de los años 70. Jimmy Carter, en ese entonces residente de los EEUU, impulsó las plantas de Energía Solar Concentrada, SEGS y decidió instalar colectores solares térmicos en el tejado para calentar el agua de la Casa Blanca.

En 1984 en California, se construyó la primera planta SEGS-I (Solar Energy Generating System). Este tipo de plantas funcionan con un sistema de captador cilindro parabólico. Las SEGS se componen de un campo solar compuesto por filas paralelas de colectores cilindro parabólicos conectados en serie para convertir la energía solar en energía térmica, calentando así el aceite que circula por los tubos absorbentes de los colectores solares.

El aceite caliente se envía a un intercambiador de calor donde se genera el vapor sobrecalentado requerido para accionar un turbo- alternador, y así es como se produce la energía eléctrica. LA ENERGIA SOLAR EN LA ACTUALIDAD Madrid, España — Greenpeace ha presentado hoy el informe Energía Solar Térmica de Concentración: Perspectiva mundial 2009, en el que se muestra que las inversiones en esta nueva tecnología superarán este año los dos mil millones de euros y podrían generar unos ingresos de 20. 800 millones, además de crear 90. 000 empleos en el mundo para 2015. El informe, elaborado por especialista