2. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA SOLAR

2. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA SOLAR
El uso de energías renovables tales como la solar, está teniendo un gran impulso desde
la segunda mitad de los años setenta hasta ahora. El problema que habían sufrido hasta
hace poco es el alto coste para poder construir y hacer funcionar una planta de este tipo,
ya que el rendimiento de la misma suele ser bastante bajo, y se requiere grandes
superficies de colectores para conseguir una potencia eléctrica aceptable.
Sin embargo, en la actualidad con el decrecimiento del precio de los aceites y la
necesidad de encontrar alternativas que sustituyan al petróleo y que reduzcan el impacto
medioambiental producido por el uso de combustibles fósiles.
Toda planta solar básicamente consiste en un sistema donde la energía solar es recogida
mediante unos espejos denominados colectores. Estos colectores se encargan de
concentrar la radiación que llega del sol y concentrarla en un tubo absorbedor de calor
que transmite la energía a un fluido, generalmente a un aceite especial, aunque en
plantas muy pequeñas se puede usar otro fluido. La energía del fluido se puede tener
diferentes propósitos a posteriori, tal como generar electricidad, la desalinización del
agua marina para convertirla en agua potable etc.
La principal diferencia con respecto a otras energías es que la fuente principal de
energía que es la irradiación solar, no es manipulable, y además puede estar sometida a
fuertes cambios debido a la hora del día, estación del año, condiciones atmosféricas etc.
Por ello hace que la irradiación actúa fundamentalmente como una perturbación, cuando
se considera desde el punto de vista del control.
La tecnología que se usará para la transmisión de energía calorífica al fluido es CCP (
colectores cilindro-parabólicos). Existen varios tipos de tecnología: CCP, plantas de
torre, plantas ISCC, plantas PV con seguidores y plantas PV de concentración. A
continuación se puede ver una imagen del colector solar, y el tubo absorbedor de calor:
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La tecnología cilindro parabólica basa su funcionamiento en seguimiento solar y en la
concentración de los rayos solares en unos tubos receptores de alta eficiencia térmica
localizados en la línea focal de los cilindros. En estos tubos, un fluido transmisor de
calor, tal como aceite sintético es calentado a aproximadamente 400 ºC por los rayos
solares concentrados. Este aceite es bombeado a través de una serie de intercambiadores
de calor para producir vapor sobrecalentado. El calor presente en este vapor, se
convierte en energía eléctrica en una turbina de vapor convencional.
Hibridación y almacenamiento: En tecnología de cilindro parabólica, se puede
incorporar el almacenamiento de energía. A partir de este almacenamiento el sistema
puede proporcionar energía aun en condiciones de nubosidad o de noche. Actualmente
la solución más utilizada es el uso de un tanque de sales fundidas que acumula la
energía para ser distribuida en otro momento. Consecuentemente la planta necesita ser
sobredimensionada. Otra aplicación utilizada en tecnología de cilindro parabólica es la
hibridación.
Los componentes principales del campo solar de la tecnología cilindro parabolico son:

El reflector cilindro parabólico: La misión del receptor cilindro parabólico es
reflejar y concentrar sobre el tubo absorbente la radiación solar directa que
incide sobre la superficie. La superficie especular se consigue a través de
películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte que le da la suficiente
rigidez. En la actualidad los medios soporte más utilizados son la chapa
metálica, el vidrio y el plástico.
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
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
El tubo absorbedor: El tubo absorbedor consta de dos tubos concéntricos
separados por una capa de vacío. El interior, por el que circula el fluido que se
calienta es metálico y el exterior es de cristal para proporcionar protección.
El fluido de trabajo que circula por el tubo interior es diferente según la
tecnología. Para bajas temperaturas (< 200 ºC) se suele utilizar agua
desmineralizada con Etileno-Glicol mientras que para mayores temperaturas
(200º C < T < 450 º C) se utiliza aceite sintético. Las últimas tecnologías
permiten la generación directa de vapor sometiendo a alta presión a los tubos y
la utilización de sales como fluido caloportante.
El sistema de seguimiento del sol: El sistema seguidor más común consiste en
un dispositivo que gira los reflectores cilindro parabólicos del colector alrededor
de un eje.
La estructura metálica: La misión de la estructura del colector es la de da
rigidez al conjunto de elementos que lo componen.
A continuación se puede ver el campo completo:
El ciclo combinado solar: El funcionamiento de una planta híbrida de ciclo
combinado-solar, es semejante al de una planta de ciclo combinado convencional. El
combustible (preferiblemente gas natural) se quema normalmente en la cámara de
combustión de la turbina de gas. A los gases de escape que se dirigen al recuperador de
calor, se les añade el calor proveniente del campo solar, resultando en un aumento en la
capacidad de generación de vapor y consecuentemente un incremento de producción de
electricidad en la turbina de vapor.
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Para la instalación de la plantas híbridas de ciclo combinado solar son necesarios
diversos requerimientos tales como:

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El clima
La orografía
Disponibilidad de agua.
Disponibilidad de la conexión a la red eléctrica.
Este tipo de planta suele tener una eficiencia bastante baja, y se requieren grandes
superficies. A continuación se muestra una tabla con la superficie necesaria (hectáreas),
el ancho ( en metros) y el largo ( en metros) del área rectangular, para unas condiciones
de radiación de 2120 kWh/m2año:
100 MW
(10% solar)
Ocupación de terreno
Campo solar formado por CCP
37 ha
X=605 m
Y=620 m
Como se ha comentado anteriormente, este tipo de plantas están teniendo un gran
empuje. Por citar algunas en España se encuentra la PSA (Planta solar de Almería)
ACUREX, la cual es una planta experimental de aproximadamente 6.5 MW de
potencia. PS10 y PS20 de Abengoa de 10 y 20 MW de potencia respectivamente y
actualmente se encuentra en construcción la planta solar de Solúcar en Sanlúcar
(Sevilla), la cual llegará a producir 50 MW de potencia eléctrica, siendo así la planta
solar de mayor potencia en Europa.
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