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Energía termosolar: tecnología cilindroparabólica vs tecnología de torre

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Abengoa apuesta por la energía termosolar y ha desarrollado tecnología pionera para plantas de torre y plantas de tecnología cilindroparabólica. Hoy en día la empresa cuenta con una capacidad instalada de 2,3 GW en operación por todo el mundo.

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Energía termosolar: tecnología cilindroparabólica vs tecnología de torre

  1. 1. Energía termosolar: I. Tecnología cilindroparabólica II. Tecnología de torre 1
  2. 2. Índice 1 Introducción 2 3 4 2 Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador Tecnología cilindroparabólica Tecnología de torre
  3. 3. Introducción a la radiación solar 3 La radiación procedente del sol atraviesa la atmósfera dando lugar a: • Radiación normal directa (DNI por sus siglas en inglés): llega a la Tierra de forma directa. Tiene una trayectoria bien definida y, por tener carácter vectorial, puede ser concentrada. • Radiación horizontal difusa (DHI por sus siglas en inglés): radiación cuya dirección ha sido modificada. No tiene una trayectoria definida y por tanto no puede ser concentrada. • Radiación horizontal global (GHI por sus siglas en inglés): es la cantidad total de radiación recibida sobre una superficie horizontal en la tierra. Direct Diffuse Global = Diffuse + Direct Direct Direct on horizontal plane on normal plane Direct Diffuse Global = Diffuse + Direct Direct Direct on horizontal plane on normal plane
  4. 4. Distribución de la radiación normal directa
  5. 5. Index 1 Introducción 2 3 4 5 Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador Tecnología cilindroparabólica Tecnología de torre
  6. 6. La gestionabilidad diferencia a la termosolar frente al resto de renovables : 6 Para las compañías eléctricas, la biomasa y la STE son las únicas fuentes de energía renovable gestionables.
  7. 7. Existen cuatro tecnologías termosolares principales: 7
  8. 8. Index 1 Introducción 2 3 4 8 Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador Tecnología cilindroparabólica Tecnología de torre
  9. 9. Esquema general de planta cilindroparabólica 9 Bloque de Potencia Campo Solar Solana, la mayor planta cilindroparabólica con almacenamiento del mundo (Arizona, EE. UU.)
  10. 10. Esquema de una planta cilindroparabólica convencional: 10 Evaporator
  11. 11. Sections and Components of a Parabolic Trough Plant 11 Campo solar Sistema de almacenamiento Colector Bloque de potencia
  12. 12. Campo solar 12 Conjunto de colectores cilindroparabólicos cuya función es captar la energía solar y transportarla al bloque de potencia, donde la energía térmica se utiliza para generar vapor.
  13. 13. Colector cilindroparabólico 13 Concentra la radiación solar en un punto o línea donde se sitúa el receptor, el cual transfiere su energía a un fluido caloportador. Organizados en filas y orientados en dirección norte – sur, los colectores siguen al sol en un eje Los elementos principales de un colector cilindroparabólico (CCP) son: • Cimentación y estructura portante • Superficie reflectiva • Tubos absorbedores • Sistema de seguimiento • Mecanismo hidráulico • Instrumentación y control
  14. 14. Colector cilindroparabólico 14 • Los colectores completos están formados por asociación de módulos (10 ó 12 módulos). • Un módulo colector está constituido por una matriz de 28 espejos (4 filas y 7 columnas). • Los colectores CCP se agrupan en lazos para mantener un salto térmico constante en la planta, cada lazo está formado por 4 colectores.
  15. 15. CCP: superficie reflectiva 15 • Conjunto de espejos de tecnología vidrio-metal fabricados con forma parabólica. • La reflectividad de estos espejos es superior al 92 % para las longitudes de onda que componen la mayoría del espectro de radiación solar.
  16. 16. CCP: tubos absorbedores 16 El tubo absorbedor es uno de los elementos fundamentales de todo CCP. Se compone de los siguientes elementos: • Tubo absorbedor: tubo de acero inoxidable con recubrimiento selectivo por el que circula el aceite transmisor de calor. • Tubo de vidrio: con recubrimiento antirreflexivo para una mayor transmisión solar. El vacío entre el absorbedor y el tubo de cristal suprime la propagación de calor. • Dilatador (fuelle): absorbe dilataciones térmicas. • Getter: mantiene el vacío.
  17. 17. Bloque de potencia 17 Nave de turbina Tanques de almacenamiento Torres de refrigeración Planta de tratamiento de agua
  18. 18. Ejemplos de plantas cilindroparabólicas 18 Solana • Arizona, EE. UU. • 280 MW • 6 h almacenamiento en sales fundidas • Tecnología cilindorparabólica • En operación desde 2013 Plataforma Solar Extremadura • Extremadura, España • 4 plantas de 50 MW • Tecnología cilindorparabólica • Solaben 2 y Solaben 3: en operación desde 2012 • Solaben 1 y Solaben 6: en operación desde 2013 KaXu Solar One • Northern Cape, Sudáfrica • 100 MW • 2,5 h almacenamiento en sales fundidas • Tecnología cilindorparabólica • En operación desde 2015
  19. 19. Index 1 Introducción 2 3 4 19 STE: gestionabilidad como elemento diferenciador Tecnología cilindroparabólica Tecnología de torre
  20. 20. Esquemas de plantas torres: 20 Torre de sales fundidas Torre de vapor sobrecalentado
  21. 21. Esquema general de planta cilindroparabólica 21 Bloque de Potencia Campo Solar PS10, the world’s first operational commercial tower
  22. 22. Partes y elementos principales de las plantas de torre 22 Campo solar Sistema de almacenamiento Receptor Bloque de potencia
  23. 23. Campo solar- Heliostatos 23 Heliostato: “Un espejo montado en una estructura de dos ejes que se mueve según las agujas del reloj, gracias al cual la radiación solar se refleja de forma permanente en un punto.” Componentes de un heliostato • Espejo • Estructura • Sistema de seguimiento • Sistema de control
  24. 24. Sistema receptor 24 Receiver System Punto en la parte alta de la torre donde se concentra la energía solar. En este punto se puede generar vapor directamente o calentar un fluido caloportador para generar el vapor. Existen dos tipos de receptor: cavidad y exterior.
  25. 25. Sistema de almacenamiento 25 Diferentes sistemas de almacenamiento Existen dos tecnologías de almacenamiento que normalmente se suelen incorporan en las plantas termosolares de torre. Por un lado, se utilizan tanques de almacenamiento de vapor. Para plantas con necesidades de almacenamiento superior a 3 horas, se instalan tanques de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas. Tanques de almacenamiento de vapor en Khi Solar One (Northern Cape, Sudáfrica). Permiten producir 50 MW durante 2 horas. Tanques de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas en Solana (Arizona, EE. UU.). Permiten producir 280 MW durante 6 horas.
  26. 26. Bloque de potencia 26 PS20, la segunda planta comercial del mundo, entró en operación en 2009 Nave de turbina Tanques de almacenamiento Torre de refrigeración Planta de tratamiento de agua
  27. 27. PS10 y PS20 son las primeras torres en operación comercial del mundo 27 PS10 • 11 MW • Almacenamiento • Tecnología del receptor: vapor saturado • En operación desde junio de 2007 • 624 heliostatos, de 120m2 cada uno • 6.700 tCO2 evitadas al año PS20 • 20 MW • Almacenamiento • Tecnología del receptor: vapor saturado • En operación desde mayo de 2009 • 1.255 heliostatos, de 120m2 cada uno • 12.100 tCO2 evitadas cada año
  28. 28. Khi Solar One: torre de vapor sobrecalentado 28 Características: • 50 MW • Almacenamiento de vapor • Recalentador + 2 sistemas de evaporación • Refrigeración natural • Torre de 200 m de altura • Campo solar de 4120 heliostatos • 19 tanques de almacenamiento de vapor • Cero efluentes de plantas de descarga • Línea T- Interconexión 132 kV Oasis Torre con generación directa de vapor que maximiza la eficiencia de esta tecnología con un receptor de vapor sobrecalentado.
  29. 29. Atacama 1 cuenta con una planta de torre de sales fundidas 29 • Localizada en la comuna de María Elena, en el desierto de Atacama • 110 MW de potencia instalada • Sistema de almacenamiento térmico con capacidad de producción de 17,5 horas • Capacidad para producir de forma continua las 24 horas del día • Evita la emisión de 643.000 toneladas de CO2 al año • Comienzo de la construcción en 2014 • Operación comercial prevista para 2017

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