Energía Solar Termoeléctrica - Centro Formación Somorrostro

Energía Solar Termoeléctrica
FORMACIÓN PROFESIONAL, INNOVACIÓN Y SOSTENIBILIDAD
Cursos de Verano - 2010
ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA
© Grupo SENER – Junio 2010
Muskiz, 22 de Junio 2010
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Energía Solar Termoeléctrica
Índice
1. Energía solar: ventajas y desventajas
2. Distribución de Radiación Solar
3. Energía Solar Termoeléctrica
4. Tecnología CCP
5. Tecnología de Torre
6. Tecnología Disco Stirling
7. Tecnología de Colectores Fresnel
8. Generación
9. Torresol Energy
Madrid, 24 de octubre
de 2008
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Energía Solar Termoeléctrica
1. Energía solar: ventajas y desventajas
•
La energía contenida en la radiación solar puede ser usada directamente o convertida
en otras formas de energía útil (luz, calor, electricidad,…).
•
Ventajas:
– Fuente inagotable de energía y gratuita.
– Limpia, evita las emisiones contaminantes de CO2 y residuos sólidos o líquidos.
– Más predecible que otras energías renovables.
– Posibilidades de
(termoeléctrica).
almacenamiento
para
ser
utilizada en horas sin sol
– Se recibe con independencia de las situaciones del mercado (petróleo, gas,
carbón, combustible nuclear).
•
Desventajas:
– Distribuida de manera irregular a lo largo de los diferentes países.
– Discontinua (día – noche) y estacional.
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Energía Solar Termoeléctrica
1. Energía solar: ventajas y desventajas
•
Existen diversas tecnologías para el uso de la energía solar en función de la demanda
energética:
– Fotovoltaica.
– Fotovoltaica de concentración.
– Térmica.
– Termoeléctrica de concentración.
•
De las tecnologías solares, la termoeléctrica es la más atractiva desde el punto de
vista de alta capacidad de generación eléctrica y costes de producción.
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2. Distribución de Radiación Solar
•
En los países con un buen nivel de radiación solar, las tecnologías termoeléctricas
presentan un gran potencial para satisfacer la creciente demanda de electricidad.
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Energía Solar Termoeléctrica
3. Energía Solar Termoeléctrica
•
Las tecnologías utilizadas en las plantas
solares termoeléctricas son:
– Colector Cilindro-Parabólico (CCP).
– Torre solar, receptor
campo de heliostatos.
central
y
– Disco Stirling.
– Colectores Fresnel.
•
Todos estas tecnologías utilizan la
componente directa de la radiación y
requieren de un sistemas de seguimiento
solar.
•
Permite un buen rendimiento de la
energía al poder trabajar con temperaturas elevadas (565 ºC).
•
La única tecnología solar con posibilidades de almacenamiento térmico.
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4. Tecnología CCP
•
Elementos principales:
– Reflector (espejos)
– Tubo absorbedor
– Sistema de seguimiento solar
•
Los reflectores (espejos) reflejan
y concentran la radiación solar en
los tubos receptores localizados
en su línea focal.
•
Transferencia de calor al fluido de
trabajo y obtención de vapor
sobrecalentado.
•
El vapor opera un sistema turbogenerador generando electricidad.
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4. Tecnología CCP
Colector “SENERtrough”
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Energía Solar Termoeléctrica
4. Tecnología CCP
Esquema de funcionamiento de una planta de CCP de 50 MW y 7 h de
almacenamiento en sales, 179 GWh/a
Tanques de
almacenamient
o de sales
Campo solar
510.000 m2
Sobrecalentado
r
solar
GN
Condensado
r
Tanque
calient
e
Generador
de vapor
Desgasificado
r
Precalentado
r
solar
Tanque
frío
Turbina de
vapor
50 MWe
Precalentador
de baja presión
Recalentador
solar
Tanque de
expansión
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4. Tecnología CCP
•
Principales ventajas del sistema de almacenamiento:
– Permiten alcanzar un mayor coeficiente de utilización (> 40% para plantas CCP).
– Elevada eficiencia energética.
– Menor coste relativo por unidad producida.
– Electricidad despachable de forma segura, predecible y programable
– Se evitan los problemas causados a la red de distribución por otras fuentes de
energías renovables como la fotovoltaica o la eólica.
– Menor superficie de terreno dedicado a la generación de electricidad.
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4. Tecnología CCP
•
Primer sistema de almacenamiento térmico con sales fundidas en funcionamiento del
mundo en plantas comerciales termoeléctricas, realizado por SENER.
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4. Tecnología CCP
•
Datos de las plantas Valle 1 y Valle 2 de Torresol (Cádiz).
•
Utilizando el sistema SENSOL (SENER) se realizó un estudio de sensibilidad
optimizando los parámetros de la planta en relación a la mejor rentabilidad económica
de la inversión, y los costes de operación y mantenimiento.
Área reflectante total
510.120 m²
Número de lazos
156
Colectores SENERtrough
624
Capacidad de almacenamiento
(equivalente a operación de la turbina)
7 horas
Potenica nominal turbina de vapor
50 MWe
Generación anual eléctrica
170.000 MWh
Capacidad de utilización
Ahorro emisión CO2
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40%
50.000 - 40.000 t \ año
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5. Tecnología de Torre
•
Elementos principales:
– Campo de heliostatos.
– Receptor central en torre.
– Isla de potencia.
•
El campo de heliostatos refleja y
concentra la radiación solar en el
receptor central situado en lo alto
de la torre.
•
El receptor central transfiere el
calor recibido a un fluido de trabajo
(agua, sales fundidas, etc.) y se
obtiene vapor a alta temperatura.
•
El vapor opera un sistema turbogenerador, produciendo electricidad.
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5. Tecnología de Torre
Torre central, receptor y almacenamiento de sales fundidas (TSF)
•
Sistemas de almacenamiento y generación diferenciados:
– Sistema de almacenamiento de energía.
Energía
solar
Campo de
heliostatos y receptor
Almacenamiento de
sales fundidas
– Sistema de generación eléctrica.
Almacenamiento
de sales fundidas
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Generación
de vapor
Turbo/generador
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Red
eléctrica
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5. Tecnología de Torre
•
Aspectos destacables de la tecnología de torre, receptor y almacenamiento con sales
fundidas (TSF)
– El fluido (aceite) utilizado en las plantas de CCP limita la temperatura de operación.
– Las sales fundidas utilizadas en plantas de TSF permiten temperaturas mayores de
operación (565 ºC).
– En las plantas de TSF el fluido utilizado para la captación de la energía solar en el
receptor se utiliza para el almacenamiento de energía.
– Los CCP hacen el seguimiento del sol en 1 eje, los heliostatos en 2 ejes.
– Sistema de almacenamiento de energía y sistema de generación eléctrica
diferenciados.
•
De acuerdo con diferentes estudios (1) realizados, la tecnología de Torre y Receptor de
Sales Fundidas (TSF) es la más atractiva en términos de eficiencia energética.
– (1) ECOSTAR de la E.C.y SENER
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5. Tecnología de Torre
Planta GEMASOLAR de Torresol con tecnología de SENER
•
Primera planta solar termoeléctrica comercial de demostración con tecnología de torre y
receptor de sales fundidas.
•
Está siendo construida en el término
municipal de Fuentes de Andalucía
(Sevilla) promovida por Torresol.
•
Se ha seleccionado la potencia de 17
MWe al proporcionar la relación
inversión/riesgo más recomendable
para construir la primera planta
comercial con esta tecnología.
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5. Tecnología de Torre
•
Datos de la planta GEMASOLAR:
Datos de diseño
304.750 m2
Área reflectante total
Número de heliostatos
2.650
Área campo solar
142 Ha
Potencia térmica receptor
120 MWt
Altura de la torre
140 m
Capacidad de almacenamiento térmico (equivalente
a operación de la turbina)
15 horas
Potencia nominal turbina de vapor
17 MWe
Generación anual de electricidad
110.000 MWh
Ahorro emisión CO2
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30.000 t/año
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5. Tecnología de Torre
GEMASOLAR
Heliostato
Receptor solar
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5. Tecnología de Torre
•
Estado de la construcción de la planta GEMASOLAR
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6. Tecnología Disco Stirling
•
Elementos principales:
– Espejo parabólico
– Motor Stirling
•
El espejo parabólico refleja y concentra la
radiación solar en su plano focal.
•
El motor Stirling, situado en el foco, lleva
acoplado un alternador de modo que en un
mismo bloque se transforma la energía solar en
energía eléctrica.
•
Ventajas del motor Stirling:
– Motor de combustión externa
– Ciclo de alto rendimiento energético
•
Aplicación: producción de electricidad para
autoconsumo en lugares aislados donde no
llegue la red eléctrica. Y comienzo de
construcción de centrales.
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7. Tecnología de Colectores Fresnel
•
Elementos principales:
– Espejos planos.
– Tubo absorbedor.
•
Los espejos planos reflejan y
concentran la radiación solar en un
tubo absorbedor situado a una
cierta altura.
•
El tubo absorbedor transfiere el
calor concentrado al agua que
circula por su interior generando
vapor.
•
El vapor opera un sistema turbogenerador generando electricidad.
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8. Generación
•
Generación continua de energía eléctrica en las plantas de TSF
*Simulación de GEMASOLAR en invierno
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Energía Solar Termoeléctrica
8. Generación
•
Generación continua de energía eléctrica en las plantas de TSF
*Simulación informática de GEMASOLAR en Julio
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9. Torresol Energy
Resultado de una fuerte alianza
40%
60%
• Ingeniería, consultoría e integración
de sistemas. Fundada en 1956.
• Objetivo: proporcionar las soluciones
tecnológicamente más eficientes
• Señas de identidad: innovación, compromiso con la calidad y la independencia.
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• Capital participado al 100% por
“Mubadala Development Company”
• Propiedad del Gobierno de Abu
Dhabi (Emiratos Árabes Unidos)
• Objetivo: desarrollo y ejecución de
proyectos orientados a las nuevas
soluciones futuras de la energía.
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9. Torresol Energy
Nuestra Visión
Aspiramos a convertirnos en una compañía global líder en la generación de
energía eléctrica a partir de centrales termosolares y contribuir a la protección
del medio ambiente para las futuras generaciones.
Nuestra Misión
Queremos desarrollar la energía solar globalmente invirtiendo en el desarrollo y
construcción de centrales termosolares eficientes y rentables, y siendo pioneros
en la investigación de nuevas tecnologías termosolares orientadas a reducir
significativamente los futuros costes de generación de electricidad.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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