Energía solar concentrada y minería en el desierto de Atacama

Francisco Förster BurónDesertec

Fuente: SWERA (Solar and energy resource assessment)http://na.unep.net/swera_ims/map

Mapa global de radiación normal directa

34% de la demanda de electricidad de Chile aquí

Radiación normal directa y viento

Energía eólica instalada funciona al 25% de su

capacidad

¿Variación anual?

Calama

Salar de Atacama

Diego de Almagro

Antofagasta

Santiago

Pedro de Valdivia

Variación mensual

* basado en datos satelitales

*

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Almacenamiento de energía?

~7 horas a 50 MW, ó 375 MWh.

9% de la inversión inicial (IEA)

Permite turbinas menores (menor costo)

Factor de planta >70%.

Sal derretida (salitre!)

Eficiencia, altura y temperatura

Fuente: la energía solar térmica de alta temperatura como alternativa a las centrales térmicas convencionales y nucleares, Xavier García Casals

Sistemas cilindro-parabólicos

Torre central

Configuración tipo Fresnel lineal

Motores Stirling con paraboloide

Fuente: ¿Se necesitan represas en la Patagonia?Stephen Hall y Asociados, Roberto Román, Felipe Cuevas y Pablo Sánchez

Producción de electricidad = 0.2 x (DNI – 2 kWh/m2/day)

Costo es proporcional a 1 / (DNI – 2 kWh/m2/day)

Generación de electricidad vs radiación normal

Área

x2 * 1.2 kWh / m2 / día = 54,000 GWh / año

x2 = 110,885,325 m2 = 11,089 ha (~0.6% área cultivada en Chile)

x = 10,530 m ~ 10.5 km (con doble de demanda, x ~ 14.9 km)

Producción de electricidad (en invierno!) Demanda 2006 (SIC+SING)

Minería en Chile hoy: 34% de 54,000 GWh / año.

x2 ~ 3,770 ha , x ~ 6.1 km ó 100 campos de 614 m x 614 m

www.desertec.org

www.desertec-southamerica.org

Costos

Proyecto Nevada Solar One Carrizo Ivanpah Solana Estresol-1 Solnova-1 Andasol-2 PS10

Tecnología Parábolas Fresnel linear Torre Parábola Parábola Parábolas Parábolas Torre

Capacidad [MW] 64 177 400 280 50 50 50 11

Precio / kWh 0.178 USD 0.12 USD 0.11 USD 0.14 USD 0.26 EUR 0.26 EUR 0.26 EUR 0.26 EUR Precio / MW 4.15 mUSD 3.1 mUSD 3.3 mUSD 3.6 mUSD 8.2 mEUR 5.5 mEUR 6 mEUR 3.9 mEUR construido

Temperatura [C] 370 285 650 390 400 390 400 257

Fuente: ¿Se necesitan represas en la Patagonia?Stephen Hall y Asociados, Roberto Román, Felipe Cuevas y Pablo Sánchez

Costos incluyendo subsidios

Costos sin subsidios, variando DNI (IEA 2010)

Supuesto: costo proporcional a 1 / (DNI – 2 kWh/m2/day)

DNI promedio de 9.12 kWh/m2/día x 365.25 días = 3,331 kWh/m2/año

Costos sin subsidios, variando DNI (IEA 2010)

10 yr

DNI 3300 equivale a 10 años de evolución tecnológica con DNI 2000.

Paridad carbón-CSP ocurrirá por primera vez esta década, en el desierto de Atacama!

Inversión inicial (basado en DNI 2000-2600)

Agua

Mineras de la II región usan ~5 m3 / seg = 432,000,000 lt / día

Torre central con enfriamiento seco usa 313 lt / MW / día

Para generar 20 GW, se necesitarían 626,000 lt /día,ó ~0.14% de lo usado por la minería de la II región.

Más información:AQUA-CSPGerman Aerospace Center (DLR)

1ª planta desalinizadora solar en el mundo(Las Salinas, Chile, 1874)

Funcionó desde 1874 hasta 1914. Con 4,757 m2 producía 22,500 lt / díaSuficiente para 70 MW con CSP

Charles Wilson

Aplicaciones a la mineríaGeneración de energía

Desalinización de agua

Otros procesos?

Extracción: 5%

Chancado + Molienda: 55 %

Fundición: 30%

Electrorrefinación: 10%

Horno solar?

Chancado a vapor?

Transmisión

• Alto voltaje DC (HVDC) más barato y eficiente en distancias largas• 15% pérdidas cada 3,500 km, incluyendo conversión a DC/AC• Torres de menor tamaño, cableado submarino posible.

Conclusiones- Paridad carbón-CSP ocurrirá por 1ª vez esta década, en el desierto de Atacama!

- CSP disponible hoy para generar energía limpia y agua potable

- Coincidencia entre minería y potencial solar

- Energía geotérmica + CSP con almacenamiento: factor de planta > 70%.

- Datos empíricos de radiación y costos en Chile necesarios.

- María Elena/Sierra Gorda/Pedro de Valdivia: ciudades solares del futuro?

Fuente: Ministerio de Energía, Línea de base ambiental “Proyecto Planta de Concentración para Producción de Energía Eléctrica en la Región de Antofagasta”

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