Energía Solar Termoeléctrica

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1 FORMACIÓN PROFESIONAL, INNOVACIÓN Y SOSTENIBILIDAD Cursos de Verano ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA 1

2 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 2

3 1. Energía solar: ventajas y desventajas Energía Solar Termoeléctrica 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 CO 2 y residuos sólidos o líquidos. Más predecible que otras energías renovables. Posibilidades de almacenamiento para ser utilizada en horas sin sol (termoeléctrica). 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. 3

4 1. Energía solar: ventajas y desventajas Energía Solar Termoeléctrica 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. 4

5 2. Distribución de Radiación Solar Energía Solar Termoeléctrica En los países con un buen nivel de radiación solar, las tecnologías termoeléctricas presentan un gran potencial para satisfacer la creciente demanda de electricidad. 5

6 3. Energía Solar Termoeléctrica Las tecnologías utilizadas en las plantas solares termoeléctricas son: Colector Cilindro-Parabólico (CCP). Torre solar, receptor central y campo de heliostatos. 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. Energía Solar Termoeléctrica 6

7 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. 7

8 4. Tecnología CCP Colector SENERtrough 8

9 4. Tecnología CCP Energía Solar Termoeléctrica Esquema de funcionamiento de una planta de CCP de 50 MW y 7 h de almacenamiento en sales, 179 GWh/a Campo solar m 2 Tanques de almacenamient o de sales Sobrecalentado r solar Turbina de vapor 50 MWe GN Tanque calient e Condensado r Generador de vapor Desgasificado r Tanque frío Precalentado r solar Recalentador solar Tanque de expansión Precalentador de baja presión 9

10 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. 10

11 4. Tecnología CCP Primer sistema de almacenamiento térmico con sales fundidas en funcionamiento del mundo en plantas comerciales termoeléctricas, realizado por SENER. 11

12 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 Número de lazos Colectores SENERtrough Capacidad de almacenamiento (equivalente a operación de la turbina) Potenica nominal turbina de vapor Generación anual eléctrica Capacidad de utilización Ahorro emisión CO m² horas 50 MWe MWh 40% t \ año 12

13 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. 13

14 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 Generación de vapor Turbo/generador Red eléctrica 14

15 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 15

16 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. 16

17 5. Tecnología de Torre Datos de la planta GEMASOLAR: Datos de diseño Área reflectante total Número de heliostatos Área campo solar Potencia térmica receptor Altura de la torre Capacidad de almacenamiento térmico (equivalente a operación de la turbina) Potencia nominal turbina de vapor Generación anual de electricidad Ahorro emisión CO m Ha 120 MWt 140 m 15 horas 17 MWe MWh t/año 17

18 5. Tecnología de Torre GEMASOLAR Heliostato Receptor solar 18

19 5. Tecnología de Torre Estado de la construcción de la planta GEMASOLAR 19

20 6. Tecnología Disco Stirling Energía Solar Termoeléctrica 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. 20

21 7. Tecnología de Colectores Fresnel Energía Solar Termoeléctrica 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. 21

22 8. Generación Generación continua de energía eléctrica en las plantas de TSF *Simulación de GEMASOLAR en invierno 22

23 8. Generación Generación continua de energía eléctrica en las plantas de TSF *Simulación informática de GEMASOLAR en Julio 23

24 9. Torresol Energy Resultado de una fuerte alianza 60% 40% Ingeniería, consultoría e integración de sistemas. Fundada en Objetivo: proporcionar las soluciones tecnológicamente más eficientes Señas de identidad: innovación, compromiso con la calidad y la independencia. 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. 24

25 9. Torresol Energy Energía Solar Termoeléctrica 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. 25

26 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 26

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