ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA SOLAR DE CONCENTRACIÓN Dr. Marcelino Sánchez. - Fecha 2013-

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1 ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA SOLAR DE CONCENTRACIÓN Dr. Marcelino Sánchez - Fecha 2013-

2 Índice 0 Sobre CENER 1 Características generales de las tecnologías CET 2 Proyectos CET en el mundo 3 Éxitos recientes 4 Líneas de I+D a medio y largo plazo 5 Perspectivas de futuro 6 Temas de interés técnico 7 Conclusiones 2

3 0 Sobre CENER

4 0 SOBRE CENER Presentación del Centro Nacional de Energías Renovables SISTEMA CIENCIA-TECNOLOGÍA - EMPRESA Investigación Básica Investigación Aplicada Desarrollo Tecnológico Servicios Técnicos Ingeniería Producción Industrial Proyectos I+D Certificación Ensayos 4

5 0 SOBRE CENER Presentación del Centro Nacional de Energías Renovables ACTIVIDADES Y ÁREAS DE INVESTIGACIÓN Actividades Áreas Investigación Aplicada, transferencia de tecnología. Servicios de evaluación, homologación, acreditación y certificación Eólica Biomasa Solar Fotovoltaica Solar Térmica Integración en red Energía edificatoria 5

6 0 SOBRE CENER Presentación del Centro Nacional de Energías Renovables CENER EN NÚMEROS 21,2 M El presupuesto anual de 2012 es de 21,2 M Objetivo: 60% autofinanciación M 200 empleados entre investigadores, técnicos y personal de apoyo. Las inversiones totales( ): > 100 millones Presencia en los cinco continentes 6

7 0 SOBRE CENER Presentación del Centro Nacional de Energías Renovables INFRAESTRUCTURAS Sede Sarriguren Laboratorio de ensayo de aerogeneradores Sangüesa Delegaciones Madrid & Sevilla ITCS de Biocombustibles Aoiz 7

8 0 SOBRE CENER Resumen de servicios provistos a la industria termosolar Desde su creación, el Departamento de Energía Solar Térmica del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) ha dedicado una gran parte de sus actividades al apoyo de la industria eléctrica termosolar. Dichas actividades se pueden clasificar en tres grandes grupos: q Asistencias Técnicas: Asistencias y asesoramientos técnicos a empresas para garantizar el éxito de proyectos comerciales de centrales eléctricas termosolares (CETS). q Proyectos de I+D: Colaboraciones con empresas en la definición y desarrollo de proyectos de I+D para el avance y mejora de las tecnologías eléctricas termosolares q Asesoramientos Estratégicos: Asesoramientos estratégicos a instituciones y empresas en relación con la tecnología y la industria eléctrica termosolar. 8

9 0 SOBRE CENER Resumen de servicios provistos a la industria termosolar q Selección y caracterización del emplazamiento q Año meteorológico de diseño q Diseño de plantas termosolares q Diseño de componentes termosolares q Evaluación del rendimiento de planta q Caracterización de componentes termosolares q Análisis de la producción energética q Asesoramiento en la selección de ofertas q Estudios de viabilidad q Due diligences q Asistencias Técnicas q Proyectos de I+D q Asesoramientos Estratégicos 9

10 0 SOBRE CENER Resumen de servicios provistos a la industria termosolar Grado de detalle del diseño Tiempo de desarrollo del proyecto Análisis de emplazamiento Estudio de viabilidad Modelos de optimización del diseño Modelos de optimización del diseño Modelos detallados de simulación Caracterización del campo solar Servicios ofrecidos por CENER 10

11 1 Características generales de las tecnologías CET

12 01 Esquema básico de una CET 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Radiación solar (DNI) Concentrador Receptor Energía Eléctrica Energía Térmica Sistema de almacenamiento Bloque de potencia G Combustible / Biomasa Caldera auxiliar 12

13 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Sistemas de concentración bidimensional 2D Tubo Absorbedor Tubo absorbedor y re-concentrador Espejo curvado Espejo curvado Tubería fluido térmico Cilindro-parabólicos Fresnel Lineal 13

14 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Sistemas de concentración tridimensional 3D Receptor/Motor Reflector Receptor Central Discos parabólicos Helióstatos Receptor Central 14

15 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Sistemas concentrador - receptor 2D Estructura Reflector cilindro parabólico Tubo absorbedor Concentrador Secundario -Reconcentrador- Detalle Tubo absorbedor CCP Tubo absorbedor Detalle Receptor Linear Fresnel 15

16 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Sistemas concentrador - receptor 3D Campo Norte Campo circular + reflexion secundaria (concepto beam down) El sistema concentrador y el receptor están ligados El receptor se sitúa en la base de la torre 16

17 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Ventajas de la alta concentración Operaciones a alta temperatura Receptor central (C~ ) Disco Stirling (C~ ) Cilindro parabólico (C ~50) 1. Mayor rendimiento, Operación a altas temperaturas. 2.-Alto potencial de reducción de costes (incl. Almacenamiento) 17

18 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Operaciones a alta temperatura " La alta temperatura no es solo atractiva debido a la alta eficiencia del ciclo, sino también por el menor coste de almacenamiento de la energía térmica. " El almacenamiento de la energía térmica puede ser: ü viable, ü respetuoso con el medio ambiente, ü rentable 18

19 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnologías solares de concentración: Aplicaciones " Aplicaciones demostradas y emergentes. " La temperatura/concentración requerida condiciona el tipo de sistema utilizable. " Tipos de aplicaciones: ü Producción de electricidad, Generación de Calor: Desalinización, Producción de Vapor Calentamiento de aire ü Química Solar Con cep tos Tec nol ogi cos A V A N Z A D O S Tec nol ogía A C T U A L Receptor Aceite Receptor Sales Nitrosas Receptor Agua/Vapor Receptores Partículas Sólidas Receptores (Metalicos) AIRE Receptor Sodio Calentamiento de VAPOR 500 ºC Receptores Cerámicos Alta Presión-Alta Temp Receptores Cerámicos Baja Presión-Alta Temp Receptores (Liquido) Alta Temperatura C. Rankine Cal. VAPOR Calent. AIRE Ciclo Rankine Calent. VAPOR Ciclo Brayton Precalent. Aire 1000 ºC Calentamiento AIRE Ciclo Brayton Combustibles y Química C. Brayton Cal. AIRE Calentamiento Aire Electrolísis Alta Temperatura Ciclos "Topping" 1500 ºC Temperatura Salida Fluido del Receptor 19

20 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnologías solares de concentración: Aplicaciones Receptor Central 1.- Sodio SSPS 2.-Sales fundidas Themis, DAR, RAS, Solar Two, Solar Tres 3.- Aire (Receptor volumétrico) Aire atmosférico (TSA-Sirec-Hitrec) Presurizado (Solgate, SolHyco, Solugas) 4.- Agua/Vapor Fresnel 1.- Vapor de agua Vapor saturado (PS10, PS20) Vapor sobrecalentado (Solar One, Cesa 1, Superheater Eureka5) 1.- Aceite térmico SEGS, NSO, Andasol, Solnova1 y 3 2.-Sales fundidas Enea, NREL-Abengoa Solar Power Inc 3.- Vapor de agua Diss 4.- CO2 Ciemat (lazo) 1.- Hidrógeno 2.- Helio 3.- Sodio Cilindro parabólico Disco parabólico SBP, Advanco, SES SBP, CPG-sunpower, Infinia CPG-sunpower 20

21 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Desarrollos históricos: proyectos experimentales PROYECTO PAÍS POTENCIA (MW E ) FLUIDO TRANSFERECIA TÉRMICA MEDIO ALMACENAMIEN TO COMIENZO OPERACIONES. SSPS España 0,5 Sodio Líquido Sodio 1981 EURELIOS Italia 1 Vapor Sal Nitrato/Agua 1981 SUNSHINE Japón 1 Vapor Sal Nitrato/Agua 1981 Solar One EEUU 10 Vapor Aceite/Roca 1982 CESA-1 España 1 Vapor Sal Nitrato 1982 MSEE/Cat B EEUU 1 Nitrato Fundido Sal Nitrato 1983 THEMIS Francia 2.5 Sal HI-TEC Sal HI-TEC 1984 SPP-5 Rusia 5 Vapor Agua/Vapor 1986 TSA España 1 Aire Cerámico 1993 Solar Two USA 10 Nitrato Fundido Sal Nitrato 1996 REFOS España 0.35* Aire a presión " SEGS 354 MWe (Cilindro-parabólicos). Primera y única experiencia comercial hasta el año

22 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Desarrollos históricos: proyectos experimentales 22

23 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnología Cilindro - Parabólica Aplicaciones Pros Contras " Centrales eléctricas conectadas a la red (Potencia nominal máxima probada hasta la actualidad 80MW). " Proceso de producción de calor. " Disponible comercialmente. " Máxima eficiencia solar eléctrica (aprox. 21%). " Capacidad de hibridación y almacenamiento. " Temperaturas moderadas de operación (hasta 400ºC) debido a las limitaciones del aceite sintético. 23

24 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnología de Fresnel Aplicaciones Pros Contras " Plantas de producción eléctricas conectadas a red. (Máxima potencia nominal demostrada hasta la fecha: 30 MWe). Producción de calor de proceso. " Facilidad de fabricación y bajo coste. Mayor robustez y menor mantenimiento. Sistema de seguimiento sencillo. Uso eficiente del terreno. Generación de Vapor Directa. " Temperaturas de operación típicas más bajas que los cilindroparabólicos. " Tecnología poco consolidada comercialmente. 24

25 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnología de Receptor Central (Torre) Aplicaciones Pros Contras " Plantas de producción eléctricas conectadas a red. (máxima potencia nominal demostrada hasta la fecha: 20 MWe). Producción de calor de proceso a alta temperatura. " Perspectivas de altos rendimientos a medio plazo (captación solar del 46% a temperaturas de 565 ºC e instantáneos solar a eléctrica del 23%); almacenamiento a alta temperatura; hibridación. " Estimaciones de costes de capital escasamente contrastadas. 25

26 1 CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS CET Tecnología de Disco Parabólico Aplicaciones Pros Contras " Pequeños sistemas de producción eléctrica con y sin conectar a red (máxima potencia nominal demostrada hasta la fecha: 50kWe). " Altos rendimientos (instantáneos solar a eléctrica entorno al 30%); modularidad; capacidad de hibridación; experiencia operacional. " Los sistemas híbridos tienen una eficiencia de combustión baja y su fiabilidad está aún por demostrar. " No existe sistemas de almacenamiento comercial a coste competitivo (cost effective). 26

27 2 Proyectos CET en el mundo

28 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Visión global de la actividad de CETs en el mundo Fuente: CSP Today Global Tracker 28

29 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Visión global de la actividad de CETs en el mundo 29

30 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Proyectos comerciales: Capacidad mundial instalada por tecnología Tecnología Cilindro - Parabólica PLANTA UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) AÑO SEGS (9plants) California (USA) Nevada Solar One Boulder (NV, USA) Andasol 1 Guadix (Spain) Andasol 2 Guadix (Spain) Ibersol Puertollano Puertollano (Spain) Alvarado 1 (La Risca) Alvarado (Spain) Extresol 1 Torre de M. Sesmero (Spain) Extresol 2 Torre de M. Sesmero (Spain) Solnova 1 Sanlucar (Spain) Solnova 3 Sanlucar (Spain) La Florida Badajoz (Spain) Solnova 4 Sanlucar (Spain) Archimede Italy Colorado Integrated Solar Project (CAMEO) Colorado (USA) Majadas 1 Majadas (Spain) La Dehesa La Garrovilla (Spain) Martin Next Generation Florida (USA) Palma del Rio 2 Palma del Rio (Spain) Manchasol 1 Alcázar de San Juan (Spain) Fuente: Protermosolar, NREL CCP ISSC 30

31 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Proyectos comerciales: Capacidad mundial instalada por tecnología Tecnología Cilindro - Parabólica) PLANTA Manchasol 2 Palma del Rio 1 Lebrija 1 ISCC Argelia (130+20) ISCC Morocco (450+20) Andasol 3 Helioenergy 1 Astexol II Arcosol 50 (Valle 1) Termesol 50 (Valle 2) Helioenergy 2 ISCC Al Kuraymat Aste 1A Aste 1B Solacor I Solacor II Ibereólica Morón Helios I Solaben 3 Thai Solar Energy 1 (TSE1) UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) Alcázar de San Juan (Spain) 50 Palma del Rio (Spain) 50 Spain 50 Hassi R'Mel (Argelia) 20 Ain Beni Mathar (Morocco)20 Guadix (Spain) 50 Écija, Sevilla (Spain) 50 California (USA) 50 San José del Valle (Spain)50 San José del Valle (Spain)50 Ecija (Spain) 50 Egypt 20 Spain 50 Spain 50 Spain 50 Spain 50 Spain 50 Spain 50 Spain 50 Thailand 5 Fuente: Protermosolar, NREL AÑO CCP ISSC TOTAL: 2073 MW 31

32 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Proyectos comerciales: Capacidad mundial instalada por tecnología Tecnología de receptor central (Torre) PLANT LOCATION PS 10 (water/steam) Spain PS20 (water/steam) Spain Sierra Sun Tower (water/steam) USA Gemasolar Spain TOTAL CAPACITY FOR CENTRAL RECEIVER SYSTEMS CAPACITY (MWe) ,9 55,9 YEAR Tecnología de Disco Parabólico PLANT LOCATION Maricopa Solar USA CAPACITY YEAR (MWe) 1,5 TOTAL CAPACITY FOR PARABOLIC DISH Tecnología de Fresnel PLANT LOCATION Kimberlina Puerto Errado 1 Puerto Errado 2 Bakersfield (CA, USA) Calasparra (Spain) Calasparra (Spain) TOTAL CAPACITY FOR LINEAR FRESNEL REFLECTOR CAPACITY (MWe) YEAR

33 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Proyectos comerciales: Futuras CET Actualmente en construcción PLANTA UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) AÑO Guzmán Spain La Africana Spain Olivenza 1 Spain Helios II Spain Orellana Spain Extresol 3 Spain Solaben 2 Spain Termosolar Borges Spain Solana Solar Project USA Termosol 1 Spain Cáceres Spain Shams 1 United Arab Emirates Casablanca Spain Enerstar Spain Termosol 2 Spain Solaben 6 Spain Arenales Spain Agua Prieta II Mexico Godawari Solar Project Rajhastan TOTAL PARABOLIC TROUGH PLANTA UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) AÑO Lidell (Phase 2) Australia 9 (MWt) 2012 Kogan Creek Australia TOTAL CAPACITY FOR LINEAR FRESNEL REFLECTOR 46.7 PLANTA UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) AÑO ISEGS Ivanpah (USA) Supcon Solar Project China TOTAL CAPACITY FOR CRS (POWER TOWER) 420 PLANTA UBICACIÓN CAPACIDAD (MWe) AÑO Casas de los Pinos Albacete (Spain) TOTAL CAPACITY FOR PARABOLIC DISH 1 Fuente: Protermosolar, NREL Cilindro parabólico Receptor Central Fresnel Disco parabólico 33

34 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO Capacidad de CETs instaladas en el mundo " Los países más adecuados para la instalación de centrales solares termoeléctricas son aquellos en los que se tiene mayor radiación normal directa (DNI): Australia, Chile, Emiratos Árabes, India, Sudáfrica, España, EEUU, etc. Las primeras CETs están siendo construidas en estos países. " Ahora mismo hay más de 63 CETs en operación o en puesta en marcha en el mundo, aportando más de 2600MW de capacidad instalada. " España es el actual líder mundial en tecnología CSP con más de 2GW de CETs instaladas y 432MW más en construcción avanzada. El objetivo de Plan de Energías Renovables de España es alcanzar 4800MW de CETs instaladas para el año

35 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO CETs instaladas y en construcción avanzada en el mundo Capacidad total (MW) en operación Capacidad total (MW) en construcción avanzada TOTAL: 2622 MW TOTAL: 2305 MW Fuente: NREL, Protermosolar, CSP Today 35

36 2 PROYECTOS CET EN EL MUNDO CETs en desarrollo en el mundo Capacidad total (MW) en desarrollo TOTAL: MW Fuente: NREL, Protermosolar, CSP Today 36

37 3 Éxitos recientes

38 3 ÉXITOS RECIENTES Recientes avances: Algunos ejemplos de éxito desde 2007 hasta la fecha Concepto Espejo de CCP Receptor de CCP Reducción de coste Mejora tecnológica 30-35% Mejora de durabilidad y calidad Diferentes opciones técnicas disponibles (vidrio templado, vidrio laminado 25-30% Aumento de eficiencia, temperaturas de trabajo mayores, emitancias más bajas. Estructura 30-40% Diseños más ligeros, ensamblaje más sencillo, calidad mejorada y reducción de O&M Receptor de Torre 35-45% ~10% de aumento de eficiencia (PS20 respecto de PS10) Mejora comercial 2007: únicamente un proveedor disponible. Actualmente: muchos proveedores 2007: Solo dos proveedores disponibles Actualmente: muchos proveedores 2007: Solo uno o dos diseños disponibles Actualmente: Muchos diseños disponibles Todavía no muchos proveedores disponibles Si solo 5 años han hecho posible alcanzar estos avances, qué se puede esperar de los desarrollos nuevos de los próximos años? 38

39 4 Líneas de I+D a medio y largo plazo

40 4 - LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO Principales líneas de investigación de las tecnologías CSP Tecnologías de concentración en foco lineal: CCP y Fresnel Superficie reflectante: aumento de reflectividad (aumento de eficiencia), tratamientos anti-suciedad (reducción costes O&M), materiales alternativos (reducción de costes de inversión), etc. Tubo absorbedor: recubrimientos del vidrio mejorados, unión vidrio-metal mejorada, nuevos diseños, temperaturas de trabajo mayores, mejores eficiencias, reducción de costes Sistemas modulares para aplicaciones de pequeño tamaño: generación distribuida, generación de energía térmica para procesos industriales y/ aire acondicionado, etc. Almacenamiento térmico: desarrollo de sistemas de almacenamiento más eficientes (PCM, termoclina, etc.), reducción de costes, etc. Nuevos conceptos de concentradores: nuevos sistemas de concentración (mayor tamaño, configuración, etc.), inclusión de concentradores secundarios, 40

41 4 - LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO Principales líneas de investigación de las tecnologías CSP Tecnología de receptor central Nuevos conceptos de helióstatos: helióstatos pequeños de bajo coste en configuración individual o arriostrados, helióstatos de gran tamaño, helióstatos autónomos, etc. Sistemas de seguimiento avanzados: nuevos algoritmos de seguimiento con precisión avanzada, dispositivos seguidores, etc. Desarrollo de receptores solares: receptores de aire presurizado a alta temperatura, receptores de vapor sobrecalentado, análisis de receptores basados en fluidos caloportadores avanzados (CO2, vapor supercrítico ) Almacenamiento térmico: reducción de coste, diseños avanzados y optimizados para sistemas actuales de almacenamiento, uso de nuevas mezclas de sales fundidas para aumentar el rango de temperatura, mejora de propiedades de materiales basadas en el uso de nano-partículas, etc. Desarrollo de sistemas de control y medición de la radiación solar concentrada: mejora de la comunicación entre los sistemas de control local y central, sistemas de medición de flujo avanzados (óptico, térmico, etc.) 41

42 4 - LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO Principales líneas de investigación de las tecnologías CSP Ejemplo de una propuesta innovadora que está siendo analizada por CENER Ciclos combinados desacoplados: Sistema multi-torre basado en uno o varios ciclos Brayton (torres) que alimentan un sistema único de almacenamiento, alimentando éste a su vez un ciclo Rankine adicional de forma desacoplada. Gas turbine Gas turbine Gas turbine Principales ventajas: Ø Alta modularidad, Ø Mejor eficiencia Ø Más Cost-Effective Module 2 storage system Module 1 Rankine Cycle Module 3 42

43 4 - LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO Retos básicos de la ciencia, oportunidades y necesidades de investigación Procesos termoquímicos de concentración solar q q Producción termoquímica de combustible Producción de hidrógeno con procesos termoquímicos de concentración solar ü ü Ciclos termoquímicos de separación del agua Procesos de descarbonización solar térmica 43

44 LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO Before starting Retos básicos de la ciencia, oportunidades y necesidades de investigación Reactor solar Syngas Shift-Reactor + Separación H 2 Células de combustible para Potencia & Transporte Generación con Ciclo combinado H 2 O Petcoke 44

45 5 Perspectivas de futuro

46 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO Resumen de conceptos básicos " Esta tecnología tiene un enorme potencial El 1% de las tierras áridas del planeta es suficiente para cubrir la demanda de energía eléctrica en el mundo. " Opciones de implementación Actualmente hay cuatro tecnologías de generación termosolar disponibles comercialmente: cilindro-parabólica, Fresnel, receptor central y discos parabólicos. " Cual es el reto? El reto es producir electricidad gestionable de origen renovable a un precio competitivo usando las tecnologías solares de concentración 46

47 008 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO Before starting El rol esencial de la CSTP en el Mix de la generación eléctrica q q El alto potencial, factor de capacidad, almacenamiento e hibridación, estabilidad de la red y proyección de reducción de costes hacen esencial el papel de la CSTP en el futuro Mix de generación eléctrica en países con suficiente DNI. Además la CSTP es un probado catalizador para el desarrollo industrial. Otras tecnologías pueden parecer más baratas en el corto plazo, pero su menor factor de capacidad y su carácter aleatorio tiene consecuencias sobre los costes del sistema, los requisitos de transmisión y la necesidad de un sistema auxiliar fósil. 47

48 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO FV Vs. CSTP? Before starting CSTP y FV comparten el mismo recurso: el sol, pero tienen características tan diferentes, que la comparación en términos de competencia es casi imposible, y ciertamente no es conveniente para el bien de su mayor desarrollo tecnológico. q q q Las curvas de aprendizaje actuales corresponden a MW FV & 2000 MW CSTP Ambas tecnologías serán ampliamente desarrolladas en un futuro próximo y ambas contribuirán a aumentar la proporción de la energía solar en el mix de las Energías Renovables. La elección del consumidor no dependerá exclusivamente de los /kw instalados. 48

49 00 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO Before starting Cuál será el coste de la electricidad, si la demanda debe ser suministrada todo el año? Fluent technologies Capacity factor approx. 20% Dispatch able technologies Capacity factor up to 100% CAPEX=PV + conventional plant OPEX= PV + conventional plant Garantía de suministro eléctrico de forma fiable CAPEX=CSTP OPEX= CSTP Se puede alcanzar el objetivo de una electricidad limpia (100% renovables) de una manera mejor? 49

50 PERSPECTIVAS DE FUTURO Before starting Relación entre la Inversión en I+D y el Desarrollo Tecnológico Desarrollo Tecnológico Las tecnologías termosolares de concentración están empezando a desarrollarse Inversión I+D 50

51 PERSPECTIVAS DE FUTURO Before starting Relación entre la Inversión en I+D y el Desarrollo Tecnológico Fuente: IEA 51

52 00 08 Electricity Production [TWh/a] TWh/y 2 3 x more than now 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO Before starting CSP no podrá contribuir a superar Explosion of electricity demand el reto energético sin by growth of population and economy la necesaria inversión en Photovoltaics I+D Relación entre la Inversión en I+D y el Desarrollo Tecnológico Electricity Generation All Countries Source: IEA Year Wind Wave / Tidal Geothermal Biomass Hydropower CSP Plants Oil / Gas Coal Source: IEA Nuclear 52

53 5 PERSPECTIVAS DE FUTURO Iniciativas emergentes Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation Esquema de la posible infraestructura de la gran red eléctrica EU- MENA-Supergrid para un suministro sostenible de energía a Europa, Medio Oriente y Norte de África (EU-MENA) 53

54 6 Temas de Interés técnico

55 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Potencia Nominal: Hablar de potencia nominal kw nos dice más bien poco de una planta solar, hablemos de producción eléctrica anual. En Termoeléctrica es posible aumentar la produccion disminuyendo la potencia instalada. Es importante tener en cuenta, al menos, los siguientes conceptos Multiplo solar Factor de capacidad Eficiencia a carga parcial Nominal Power Annual Electric Production* Capital cost* Capital cost per installed kw Capital cost per produced kwh Gemasolar 17 MW 100 GWh/año 200 M /kw 2 /kwh Alvarado 50 MW 103 GWh/año 230 M /kw 2.23 /kwh * estimated Source: NREL projects database

56 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Efecto coseno: Instantáneo Vs Ponderado anual Depende de: Latitud y Orientación Pendiente / Inclinación Distribución DNI (ponderado) Opción tecnológica Efecto coseno ponderado anual Cilindroparabólicos NS Cilindroparabólicos EW 0.764

57 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Efecto coseno: El recurso solar es intermitente y, además, su variabilidad depende de la tecnología utilizada. Para cada tecnología y configuración se obtienen diferentes histogramas. Histograma de la Irradiación Directa Normal Histograma de la DNI incidente en un campo de CCP con orientación N-S

58 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Consumos de agua en plantas CSP El consumo de agua en las CETs se puede dividir en 3 grupos principales: Refrigeración del ciclo (donde suceden los mayores consumos), que puede ser: Refrigeración húmeda (normalmente de tiro inducido) Refrigeración seca Aporte de agua al ciclo agua-vapor Limpieza de espejos Uso del agua en CSP Consumo de agua estimado Observaciones REFRIGERACIÓN Refrigeración húmeda Refrigeración seca Aporte al ciclo aguavapor Limpieza de espejos 3,4 * 4 m 3 /MWh Valor ligado a las condiciones climáticas del lugar (Tª máxima en verano ) y al rendimiento de la planta. 0,3 0,4 m 3 /MWh Disminución de la Ee anual entre el 1,3% - 5% respecto refrigeración húmeda, en función de las condiciones climáticas del sitio y la temperatura de operación de la planta. Incremento de coste entre un 7-9% respecto refrigeración húmeda. Aprox. 3% del consumo total de agua de la planta Aprox. 1,5 2 % del consumo total de agua de la planta 1 *Considerando un ciclo de potencia con rendimiento del 37% Ejemplo: consumo de Andasol 1: 0,1 m 3 /MWh Ejemplo: consumo media de todas las SEGS -> 0,049 m3/mwh (coincidente con un 1,5% del total)

59 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Implicaciones del uso de la refrigeración seca en la eficiencia y el LCOE de la planta Efecto del uso de la refrigeración seca en la eficiencia neta del bloque de potencia, a diferentes temperaturas ambientales, con respecto a la refrigeración húmeda. Ejemplo de la variación del LCOE para una planta de tecnología cilindro-parabólica en función del número de lazos, para refrigeración seca y refrigeración húmeda.

60 6 TEMAS DE INTERÉS TÉCNICO Consumos de agua en plantas CSP Hay que tener en cuenta, además, que las pérdidas dependen fuertemente de la temperatura ambiente Fuente: ESTELA CSP Roadmap, At Kearney 60

61 7 Conclusiones

62 7 - LÍNEAS DE I+D A MEDIO Y LARGO PLAZO CONCLUSIONES " Las tecnologías CSP están siendo desarrolladas al mismo tiempo que contribuyen al mercado eléctrico: esto ya es un éxito. " Las CETs comerciales de hoy en día están principalmente basadas en las experiencias de los 70 y de los 80. " La mayoría de los desarrollos I+D están aún esperando a ser aplicados. " Se ha conseguido ya una significante reducción de costes y aumento de eficiencia desde " Es posible conseguir una importante reducción de costes adicional. " La tecnología CSP del mañana puede ser completamente diferente de los conceptos de hoy. " La CSP tendrá un rol importante en el mix de generación, Ø Ø Ayudará al operador de red y mejorará la penetración de otras EERR RECUERDA El reto es producir energía limpia gestionable de la tecnología CSP a un coste competitivo. El futuro es prometedor! 62

63 Gracias por su atención! Dr. Marcelino Sánchez 63

64 Gracias por su atención! Dr. Marcelino Sánchez

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66 Tessera Solar Sun Catcher