XXXIII REUNION ASADES, 2010

Transcripción

1 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 , Fax , UNSA ** Investigador del CONICET

2 FUNCIONAMIENTO BÁSICO Radiación solar Absorbedor Vapor Agua Turbina Generador eléctrico 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.

3 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:400x10 6 U$S (6700 U$S/kW) PLANTA ANDASOL Granada, ESPAÑA DATOS: Potencia pico: 50 Mw Generación eléctrica anual: kwh Tamaño del campo solar: 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 CO toneladas/año. Capacidad final del conjunto: 3 plantas de 50 Mw c/u

4 Acumuladores con sal fundida a 350 y 450 ºC Sierra Nevada (mayor altura en España) Vista parcial

5 CENTRAL DE TORRE CENTRAL PS10 EN SEVILLA, ESPAÑA, inaugurada en el Potencia generada: 11 Mw, altura torre:100,5 m, vapor saturado a 40 bar(250ºc), 55 ha. Acumulación: 20Mwh agua liq. Saturada, espejos:75000m2

6 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/ HELIÓSTATOS DE 120 M2 C/U, Superficie total de espejos: m2 0,75 hectáreas para producir 1 Mw Torre central de 165 m de altura PS20

7 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

8 DIBUJO DE UNA PLANTA SOLAR DE 500 MW CON COLECTORES DE TIPO STIRLING A CONSTRUIR EN CALIFORNIA NUEVO MODELO DE GENERADOR STIRLING SOLAR DE SANDIA LAb PARA LA PLANTA DE 500 mw

9 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

10 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 m2 Longitud 800 m Temperatura: 270 ºC Espejos de 5 m de largo x 1m de ancho

11 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 mundial Europa 25 Alemania

12 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.

13 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.

14 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.

15 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 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.

16 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.

17 PROTOTIPO DE GENERADOR DE VAPOR DE 43 M2, TIPO FRESNEL LINEAL 9 ESPEJOS DE 0,80mX6 m, relacion de concentracion = 31.

18 VISTA FRONTAL DEL COLECTOR FRESNEL DE 43 M2

19 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.

20 PRODUCCION DE VAPOR

21 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

22 ETAPA2 vapor PROTOTIPO GENERADOR DE VAPOR SOLAR TERMICO 400 m2 PRODUCCION: 200 KG VAPOR/HORA O 40 KW ELECTRICOS VAPOR: 270 ºc 40 kg/cm2 MODULO 1 48 m ABSORBEDOR ACUMULADOR CONDENSADOR LOCAL ESTACIONAMIENTO ETAPA 3 CONSTRUCCION DE UNA CENTRAL DE 1 mw MODULO 8 POTABLE TANQUES DE AGUA DESTILADA bomba