la situacion mundial

XXXIII REUNION ASADES, 2010
CAFAYATE – 15/18 de NOVIEMBRE del 2010
CONFERENCIA
LAS CENTRALES SOLARES TERMICAS
Luis. Saravia**,
Instituto de Investigacion en Energías No Convencionales(INENCO)
Instituto Unsa-CONICET
UNSa, INENCO, Bolivia 5150, 4400, Salta, Argentina
Tel. 0387-4255424, Fax 0387-4255489,
[email protected]
UNSA
** Investigador del CONICET
FUNCIONAMIENTO BÁSICO
Radiación solar
Absorbedor
Vapor
Agua
Generador eléctrico
Turbina
Espejo
LOS DIFERENTES TIPOS DE CENTRALES
Existen 4 tecnologías diferentes que son las mas usadas:
1.- Centrales con espejos cilindroparabólicos lineales y turbina
2.- Centrales con espejos 2D, torre central y turbina
3.- Centrales con espejos 2D y motor stirling
4.- Centrales con espejos fresnel lineales y turbina
A continuación mostraremos ejemplos de cada una.
Colectores cilindro parabólicos
Acumulación en sales fundidas
624 unidades de colección.
156 lazos paralleos con 4 unidades en
serie cada uno.
Altura de la instalación: 1100 msnm
Inversión:400x106 U$S (6700 U$S/kW)
PLANTA ANDASOL – Granada, ESPAÑA
DATOS:
Potencia pico: 50 Mw
Generación eléctrica anual:181.831.000 kWh
Tamaño del campo solar: 510.000 m2 de espejos (1 Mw por hectárea)
Eficiencia anual de conversón radiación solar a vapor: 43%
Eficiencia anual de conversión radiación solar a en. Eléctrica: 16%
Horas anuales de operación al año a plena carga: 3644 horas
Capacidad de almacenamiento: 7,5 horas de operación a plena carga
Producción evitada de CO2 . 152.000 toneladas/año.
Capacidad final del conjunto: 3 plantas de 50 Mw c/u
Acumuladores con sal
fundida a 350 y 450 ºC
Sierra Nevada
(mayor altura en España)
Vista parcial
CENTRAL DE TORRE CENTRAL PS10 EN SEVILLA, ESPAÑA, inaugurada en el 2007.
Potencia generada: 11 Mw, altura torre:100,5 m, vapor saturado a 40 bar(250ºC), 55 ha.
Acumulación: 20Mwh agua liq. Saturada, espejos:75000m2
CENTRALES SOLARES DE TORRE CENTRAL PS10 y PS20
EN SEVILLA , ESPAÑA
PS20 y PS10
CENTRAL SOLAR PS20 EN SEVILLA, JUNTO A LA PS 10
Entró en funcionamiento en mayo/2009
1255 HELIÓSTATOS DE 120 M2 C/U, Superficie total de
espejos: 150600 m2
0,75 hectáreas para producir 1 Mw
Torre central de 165 m de altura
PS20
GENERACIÓN ELÉCTRICA CON MOTORES STIRLING Y CONCENTRADORES
MÓVILES EN 2 D.
Motor Stirling : 25 Kw
Concentrador 10m diámetro
Record de eficiencia:
31.2%
radiación solar a energía eléctrica
NUEVO MODELO DE GENERADOR
STIRLING SOLAR DE SANDIA LAb
PARA LA PLANTA DE 500 mW
DIBUJO DE UNA PLANTA
SOLAR DE 500 MW CON 20000
COLECTORES DE TIPO
STIRLING A CONSTRUIR EN
CALIFORNIA
FRESNEL LINEAL IN CALIFORNIA
Empresa AUSRA( ahora AVERNA)
Los espejos rotan reflejando el
haz sobre el absorbedor
colocado en altura. El
absorbedor se calienta hasta
270 C y el agua que pasa por el
se vaporiza.
Se usan tres lìneas de
absorbedores con sus espejos
2009
La potencia pico generada es de 5 Mw, Area de espejos 5 hectáreas
Espejo ligeramente curvado con protección de chapa de acero por detrás
Absorbedor de caños de acero al carbón fijos a 18 m de altura
FRESNEL LINEAL EN MURCIA
EMPRESA NOVATEC-BIOSOL
ALEMANA
Nombre: PE 1.-
En construcción:
PE2 con una potencia pico de 30 Mw
Potencia pico generada: 1.4
Mw
Area de espejos 14.000 m2
Longitud 800 m
Temperatura: 270 ºC
Espejos de 5 m de largo x
1m de ancho
LA ENERGIA SOLAR TIENE UNA POTENCIA GENERABLE MUY ALTA, CAPAZ
DE ALIMENTAR TODAS LAS NECESIDADES A NIVEL MUNDIAL
Consumo total de energía
primaria con proyección hasta
2030
Area necesaria para proveer
la energía necesaria total en
el 2030
Cuadrado grande: mundial
Cuadrado medio: Europa 25
Cuadrado chico: Alemania
Alemania
mundial
Europa 25
Distribución mundial de la radiación solar anual media
Necesidad actual total
Provisión de la energía anual total
repartida entre 6 de los lugares de
mayor radiación a nivel mundial.
El área necesaria está dada por las
áreas indicadas con círculos negros.
EN LOS ULTIMOS AÑOS, LOS PAÍSES DE MAYOR DESARROLLO HAN
COMPRENDIDO QUE EL USO DE LAS CENTRALES SOLARES TÉRMICAS,
ES MUY IMPORTANTE a nivel mundial por::
1.- Es una fuente energética capaz de suministrar todas las necesidades por un
largo tiempo
2.- las centrales solares térmicas tienen la posibilidad de acumular energía
térmica a un costo mucho menor que la acumulación eléctrica facilitando la
posibilidad de suministrar la energía necesaria durante las 24 horas.
Existe el problema de que las centrales solares térmicas solo pueden instalarse
en 7 lugares a nivel mundial, por lo que la distribución de la energía necesita de
extensas redes eléctricas de alto costo.
Con el fin de economizar fondos se hace necesario utilizar las distintas fuentes
en tal forma que se pueda disminuir la cantidad de líneas de transmisión.
LA SITUACION MUNDIAL
Los EEUU y Europa han acelerado el desarrollo de la tecnología de centrales solares
térmicas y han comenzado a instalar prototipos de envergadura para poner a punto la
misma.
SITUACION ACTUAL
EEUU:
Hasta el 2009 se disponía de 405 Mw instalados:
Plantas SEGS(330Mw), Planta Nevada (70 Mw),
Planta Ausra en california (5Mw)
Existen algunas mas de menor tamaño
ESPAÑA:
Hasta el 2009 se disponía de 492 mW
El siguiente plano muestra la distribución de las plantas
instaladas, las que se están construyendo y las que
tienen permiso de instalación. En total existen 492 Mw
en funcionamiento.
SITUACION EN UN FUTURO CERCANO
En EEUU se espera que para fines del 2010 el total de plantas sumará1130 Mw
En España se encuentran en construcción 690 Mw de plantas por lo que en el futuro
cercano se alcanzará la cifra de 1182 Mw.
El total de plantas funcionando a nivel mundial en este momento llegan a 921 MW, de
las cuales el 92% son de tipo parabólico lineal.
SITUACION FUTURA
En los próximos años España tiene planeadas la construcción de 1330 MW mientras
que en EEUU se habla de 10900 MW. Por supuesto esta planificación podrá o no
cumplirse dependiendo de la evolución económica mundial.
SITUACION EN EL NORTE DE AFRICA Y MEDIOOESTE
Es de destacar que la región del norte de Africa y Medio Oeste han formado una
asociación (MENA) para la construcción de estas plantas teniendo planeadas la
construcción de 1340 MW en los próximos años.
LA SITUACIÓN ARGENTINA
El suministro de energía se encuentra comprometido a corto plazo debido a
la alta dependencia de la matriz energética del consumo de petróleo y gas,
cerca del 85%, y las reservas de estos combustibles es baja.
No obstante, el potencial existente de energías renovables es muy alto,
tanto en eólica como en solar y en bioenergía. Es posible solucionar el
problema pero se necesita la toma de decisiones lo antes posible ya que la
transformación necesita de varios años y las inversiones serán muy
grandes.
El único grupo que trabaja en la actualidad en el desarrollo de las centrales
solares térmicas, del tipo fresnel lineal, es el INENCO, habiendo construido
un prototipo pequeño que se mostrará a continuación.
PROTOTIPO DE GENERADOR DE VAPOR DE 43 M2,
TIPO FRESNEL LINEAL
9 ESPEJOS DE 0,80mX6 m, relacion de concentracion = 31.
VISTA FRONTAL DEL COLECTOR FRESNEL DE 43 M2
ABSORBEDOR DEL EQUIPO
5 caños de 33mm de diametro externo, cierre inferior con dos espejos y una lamina
de mylar. 6 m de largo, corredizo de acuerdo con el mes.
PRODUCCION DE VAPOR
UBICACIÓN DE LA CENTRAL ELÉCTRICA DE 1 MW ( ENARSA )
VALLES CALCHAQUIES, SAN CARLOS a 1700 msnm
NORTE
Río Calchaquí
UBICACIÓN
CENTRAL
SAN CARLOS
Se dispone de agua, red eléctrica de 33 KV, carretera asfaltada, muy buena radiación
vapor
ETAPA2
ACUMULADOR
PROTOTIPO
GENERADOR DE VAPOR
SOLAR TERMICO
400 m2
MODULO 1
CONDENSADOR
PRODUCCION:
ABSORBEDOR
LOCAL
200 KG VAPOR/HORA
O
40 KW ELECTRICOS
VAPOR:
48 m
ESTACIONAMIENTO
270 ºc
40 kg/cm2
POTABLE
ETAPA 3
TANQUES DE AGUA
MODULO 8
CONSTRUCCION DE UNA
CENTRAL DE 1 mW
DESTILADA
bomba