Necesidades de las centrales termosolares en términos de predicción meteorológica.

Transcripción

1 Necesidades de las centrales termosolares en términos de predicción meteorológica. GRUPO DE TRABAJO EN ENERGÍAS RENOVABLES. SESIÓN FORMATIVA Viernes 14 de febrero de 2014 Escuela Politécnica Superior Universidad Autónoma de Madrid Manuel Silva / Sara Moreno

2 Sistemas termosolares de concentración Sistemas de aprovechamiento de la energía solar por concentración de la radiación solar directa (DNI) y conversión en energía térmica a media y alta temperatura. Aplicaciones: Generación de electricidad (centrales termosolares) Calor de proceso Refrigeración por absorción Procesos químicos

3 El cinturón solar DNI >= 1800 kwh/m 2 /año:(+/- 40º lat)

4 Centrales termosolares STC para generación de electricidad

5 Configuración básica Receptor Bloque de potencia

6 Configuración básica Fuente de energía alternativa (hibridación) Receptor Bloque de potencia Sistema de Almacenamiento

7 Las centrales termosolares son gestionables El almacenamiento de energía térmica y la hibridación con fuentes alternativas proporcionan gestionabilidad

8 Perfil de consumo (España) 8

9 Operación solo solar, sin almacenamiento 9

10 Solar + Almacenamiento 10

11 Solar + Almacenamiento 11

12 Aspectos a considerar Los sistemas de almacenamiento requieren sobredimensionar el campo solar, por ejemplo: 50 MW, sin almacenamiento. Area = m 2 ; 2000 horas eq. 50 MW, 7.5 h. Area = m 2 ; 3400 horas eq. La hibridación puede realizarse con combustibles fósiles o renovables (100% RE) Almacenamiento e hibridación mejoran la controlabilidad Desacoplan la generación y la captación mejoran la estabilidad Aumentan la flexibilidad y la complejidad de la operación

13 Foco lineal Absorber tube and secondary concentrator Curved reflector Canal parabólico Fresnel Lineal Extensiones grandes, Perfil bajo, longitud focal corta

14 Foco puntual Disco parabólico Receptor central (torre) Modular, perfil medio-bajo distancia focal corta Extensiones grandes, Perfil bajo, distancia focal larga

15 Predicción meteorológica. Requisitos y campos de aplicación.

16 Medio, corto y muy corto plazo Largo plazo Diferentes usuarios, distintas necesidades Planificación Mapas Promotores Mapas Series meteorológicas representativas (ASR,TMY, P50, P90) DNI Operadores de red Predicciones regionalizadas o agregadas Operadores de central Prediccciones a medio, corto y muy corto plazo (DNI, rachas de viento, velocidad de viento, temperatura, precipitación ) Nubosidad, sombreado parcial del campo solar por nubes dispersas Resolución y complejidad de los modelos

17 Mapas Planificación. Identificación de emplazamientos (promotores) Basados en el análisis estadístico de series temporales (DNI, otras variables) y empleo de modelos (incl. estimación a partir de imágeneres de satélite). Evaluación del potencial en la España peninsular (CENER, AICIA, IDOM, 2010)

18 Planificación El empleo de GIS permite combinar recursos, restricciones y modelos de producción para obtener información filtrada Capítulo 6: Resultados Figura 5. Potencial total. Eficiencia. Resultados CP. Sin almacenamiento y con 6 horas de almacenamiento. Figura 6. Potencial total. Eficiencia y energía eléctrica producida. Resultados CP. Sin almacenamiento y con 6 horas de almacenamiento. Evaluación del potencial en la España peninsular (CENER, AICIA, IDOM, 2010)

19 Series temporales representativas (ASR, TMY, P90 ) Requeridas durante la fase de promoción: Análisis de viabilidad Dimensionado de sistemas principales Financiación Modelos relativamente complejos Estructura del modelo EOS (GTER)

20 Series temporales representativas de DNI (ASR, TMY, P90 ) Basadas en el tratamiento estadístico de series temporales de DNI y/o otras variables relacionadas + modelos; incluyendo estimaciones a partir de imágenes de satélite. Resolución temporal intervalo de registro- definido por los requisitos de los modelos de producción empleados. Si la resolución requerida es alta (intervalo < 1h) se prefiere el uso de valores medidos de DNI. Para estimar los percentiles, anuales o mesuales, normalmente se asumen distribuciones Normal o Weibull. La distribución estadística de los valores de DNI no está bien estudiada.

21 DNI (kwh/m 2 ) Electricity generation (GWh ANALYSIS: PRODUCTION FROM THE SIMULATION OF A DOZEN YEARS OF DNI MEASUREMENTS Comparison METEONORM 1-year DNI METEONORM 1 Electricity generation METEONORM 1 DNI 2002 (Minimum) Electricity generation 2002 (Minimum) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 0 21

22 Incertidumbre La DNI es la principal fuente de incertidumbre en la estimación de la generación de electricidad de una central termosolar durante su vida útil. La incertidumbre de la medida es la más importante. Fuente: Schnitzer, M. et al. REDUCING UNCERTAINTY IN SOLAR ENERGY ESTIMATES. Mitigating Energy Risk through On-Site Monitoring. AWSTruepower report, 2012.

23 Campañas de medida Permiten la elaboración / corrección / ajuste de series repreentativas Desde varios meses a varios años El mantenimiento es una cuestión esencial.

24 Campañas de medida Requeridas para la financiación de los proyectos Reducen la incertidumbre, aumentando el rating financiero de los proyectos* La incertidumbre disminuye con la duración de la campaña de medidas** *Fitch Ratings. Rating Criteria for Solar Power Projects. Utility-Scale Photovoltaic, Concentrating Photovoltaic, and Concentrating Solar Power. Global Infrastructure & Project Finance * Moreno, S., et al. Assessment of a Global-to-Direct empirical model for the long-term characterization of Direct Normal Insolation. To be presented at SolarPaces 2013.

25 Operación y Mantenimiento. Predicción a medio plazo Principalmente orientadas a la planificación de las operaciones de mantenimiento (revisión de turbina, sustitución de espejos dañados, etc.)

26 Operación y Mantenimiento. Predicción a corto y muy corto plazo DNI (y otras variables) en horizonte de días a horas Predicción de la producción para: Operación en mercados eléctricos (diario, intradiario) Definición de estrategias de operación Otra información útil: Incertidumbre de las predicciones Información cualitativa (por ejemplo, probabilidad de nubes dispersas) Eventos significativos (tormentas eléctricas o de arena, granizo )

27 Requisitos específicos de las centrales de torre La radiación concentrada en las centrales de torre recorre distancias relativamente grandes (de decenas de metros a más de 1 km) La radiación circunsolar y la atenuación son factores significativos La medida, el modelado y la predicción de la atenuación atmosférica no está aún resuelta.

28 R&D needs. The ESTELA Strategic Research Agenda

29 R&D needs. The ESTELA SRA

30 R&D needs. The ESTELA SRA

31 R&D needs. The ESTELA Strategic Research Agenda

32 R&D needs. FP Call

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