Presentacion NORMATIVA CNE

PRINCIPALES TECNOLOGÍAS

La energía solar térmica se caracteriza por el uso de sistemas de concentración en la producción de electricidad. Dicha energía concentrada es transportada por un fluido calorífico que alimenta un ciclo de vapor el cual se encarga de generar la energía eléctrica.La concentración de la radiación se puede conseguir de cuatro formas que se dividen en dos grupos.

RECEPTOR CENTRAL• Las centrales de receptor central, utilizan miles de

pequeños espejos llamados heliostatos para concentrar la energía en lo alto de una torre fija. El fluido calorífico circula desde la torre hasta el ciclo de potencia, pasando por el punto de concentración de los rayos solares. Estos sistemas se emplean para elevadas radiaciones incidentes.• Los ratios de concentración, que se sitúan entre 300 y

1500, permiten conseguir muy altas temperaturas, pudiendo llegar hasta los 1500 ºC. Habitualmente las temperaturas que se suelen alcanzar están en torno a los 1000 ºC. De esta forma se incrementa la eficiencia de conversión en el paso de calor a electricidad y se reduce el coste del almacenamiento térmico.

RECEPTOR CENTRAL

• Los fluidos de trabajo son típicamente vapor de agua o aire presurizado. Esta última opción podría abrir las puertas a la utilización de ciclos combinados de turbina de gas y turbina de vapor. El aire caliente pasaría a una turbina de gas y el calor a su salida se recuperaría para ser usado en una turbina de vapor. Actualmente la planta PS10 de Abengoa situada en Sanlúcar La Mayor (Sevilla) es la mayor torre comercial del mundo.

RECEPTOR CENTRAL

RECEPTOR CENTRAL

DISCOS PARABÓLICOS

• Los discos parabólicos concentran los rayos procedentes del Sol en el foco del disco, situado en la normal al centro del disco. • En este punto se sitúa un motor Stirling que

transforma el calor recolectado en electricidad. De esta manera, se evitan la necesidad de disponer de un fluido que transporte la energía desde el punto de concentración hasta el bloque de potencia y la necesidad de un sistema de refrigeración.

DISCOS PARABÓLICOS

• La relación de concentración se sitúa entre 600 y 2000. Se trata la tecnología que mayor concentración consigue. De este modo, las temperaturas que se pueden llegar a alcanzar con los discos parabólicos están en torno a los 1500ºC.• Se trata de elementos de tamaño limitado cuya

potencia típicamente se sitúa en las decenas de kW. Habitualmente su utilidad se centra en la generación de electricidad de forma independientemente.

DISCOS PARABÓLICOS

• Los reflectores lineales tipo Fresnel se asemejan su forma y posición a la de una parábola, se podría decir que es un colector parabólico partido en diferentes trozos. Para ello, se utilizan largas filas de espejos planos ligeramente curvados que reflejan la radiación en un receptor lineal colocado a una cierta altura sobre los espejos. Por el interior de este receptor circula el fluido destinado al transporte del calor procedente del Sol.

COLECTORES LINEALES FRESNEL

• Una de las principales ventajas es su simplicidad en cuanto al diseño que requiere menores costes de inversión y facilita la generación directa de vapor (DSG)• . El uso de espejos planos o ligeramente curvados

también reduce el coste de los reflectores parabólicos• Hay que añadir el hecho de que los espejos están

montados prácticamente sobre el suelo, lo que influye positivamente en el precio de la instalación. Sin embargo, los reflectores lineales son menos eficientes y existen mayores dificultades para integrar un sistema de almacenamiento.


• Los sistemas de canales parabólicos consisten en filas paralelas de espejos con forma de parábola que concentran la radiación a lo largo de la línea focal de dicha parábola. Estas filas típicamente alcanzan los 300 metros de longitud y casi los 6 metros de anchura.• Al igual que cualquier otro sistema de concentración, los

colectores parabólicos únicamente aprovechan la radiación directa. Es por ello, que se necesite un sistema de seguimiento que modifique la posición del colector a lo largo del día. • El sistema de seguimiento no sólo se usa para un

óptimo aprovechamiento del recurso solar, sino que también tiene funciones de protección.

Colectores cilíndrico-parabólicos

• En condiciones climatológicas adversas como fuertes lluvias o rachas de viento, el colector es devuelto a una posición segura.• Esta es la tecnología más madura de las cuatro, siendo

la principal en cuanto plantas comerciales se refiere. La experiencia y el desarrollo de una industria comercial la han llevado a ocupar este puesto privilegiado. La gran competencia existente ayuda a este desarrollo y a la reducción de los costes. Actualmente presenta uno de los menores costes para la producción de electricidad o vapor recalentado a alta presión.


• Los países con más visión y objetivos en lo que respecta a este tema son Estados Unidos, México, Australia y Sudáfrica, además de España.• A las instalaciones propuestas por estas grandes

potencias hay que añadir proyectos de países como Italia, Marruecos, Israel, India, Egipto, Argelia y Grecia entre otros.

PROYECTOS A NIVEL MUNDIAL.

• PROTOTIPO DE SOLARMUNDO BELGICAPara conocer los posibles problemas de la construcción de un LFR,se construyó en 1999 con un área de 2500 m2 en Bélgica, a pesar de que allí no hay mucho sol. Su eficiencia óptica con radiación perpendicular es del 61%, contando con las perdidas térmicas si funcionase a 400ºC, la eficiencia del colector queda en 55%.


PROYECTOS A NIVEL MUNDIAL.• PLANTA LIDDEL SOLAR TERMAL.Se la puede considerar la primera planta comercial con tecnología fresnel en el mundo. Se sitúa en Nueva Gales del Sur (Australia) y fue construida por la compañía Ausra. Actualmente genera 9 MW. La estación precalienta el agua a 285ºC, para suministrarla a las turbinas de la central térmica, lo que supone un ahorro en el consumo de carbón.

• PLANTA KIMBERLINA SOLAR TERMAL ENERGY.Situada en Baskerfield, California. Ha sido construida y puesta en funcionamiento por la compañía Ausra en Marzo de 2008.Se basa en la tecnología fresnel y consta de 3 líneas colectoras que generan 25 MW-t, conduciendo el vapor a una turbina que genera 5 MW-e.


• CENTRAL DE PUERTO ERRADO (PE1 Y PE2)• La Central de Puerto Errado 1 ha sido construida

por Novatec Biosol en Calasparra (Murcia). Esta central tiene dos líneas de colectores de 16x980 m cada una, ocupa 18.000 m2 de superficie especular y produce una potencia nominal de 1,4 MW-e


INSTALACIONES DE CONCENTRADORES LINEALES FRESNEL

• Una central termosolar se compone de una serie de elementos agrupados en bloques con características comunes. El primer bloque a destacar es el campo solar. Es en él donde se concentra la energía solar y se transforma en energía térmica en forma de calor sensible. El segundo gran bloque es el bloque de potencia. Este bloque es el encargado de convertir la energía térmica en energía eléctrica.

• FOCO LINEAL.Existen variadas formas de implementación del foco lineal, con un solo tubo o varios en diferentes arreglos, serial o paralelo. Esto depende de las condiciones locales en cuanto a radiación y condiciones atmosféricas y geográficas.


• SUPERFICIE REFLECTORA (PRIMARIO).Los espejos alargados que conforman el reflector primario giran durante el día siguiendo al sol. Son los encargados de reflejar y concentrar la luz del Sol en el tubo absorbente que se encuentra encima de ellos, como se puede ver en la siguiente figura.


• REFLECTOR SECUNDARIOSe trata de un espejo que envuelve al tubo absorbente y trata de aprovechar los rayos más oblicuos para así mejorar el rendimiento del sistema.El tubo está dentro de una cavidad para evitar las pérdidas por convección pero hay aire y por tanto pérdidas por conducción. Y para que las dilataciones del tubo (que pueden llegar a suponer 6 metros si el tubo es de 1km) no afecten a la estructura, éste se sujeta con perfiles U a la cavidad.


• REFLECTOR SECUNDARIO

• SISTEMA DE ORIENTACIÓN SOLAREl movimiento de los espejos reflectores puede ser de manera independiente o simultánea dependiendo de la eficiencia que pueda lograr. Además, los espejos deben tener un ángulo que les permita orientarse directamente hacia el foco.


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