DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN ESTADO LIBRE ASOCIADO DE PUERTO RICO CROEM SOLAR ENERGY GENERATING SYSTEMS (SEGS)

Transcripción

1 DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN ESTADO LIBRE ASOCIADO DE PUERTO RICO CROEM SOLAR ENERGY GENERATING SYSTEMS (SEGS) Sometido a la profesora Elba M. Sepúlveda como requisito parcial del curso Usos de Energía de Transportación (UET) Por Aida Yoguely Cortés Peña Sección: LMV 10:30 3 de octubre de 2008

2 TABLA DE CONTENIDO página INTRODUCCIÓN 1 RESUMEN Y DATOS 2 COMPARACIÓN CON ENERGÍA SOLAR 4 OPINIÓN PERSONAL 8 CONCLUSIÓN 9 BIBLIOGRAFÍA 10 i

3 1 INTRODUCCIÓN Solar energy generating systems (SEGS), es la facilidad de generación de energía solar más grande en el mundo. Esta facilidad produce energía para la compañía Southern California Edison. De 1985 a 1991, nueve plantas parabolic trough con capacidades de 30 a 80 MW fueron implementados en el desierto de Mojave en California, con un total de capacidad instalada de 354 MW. 2.5 millones de metros cuadrados están llenos de paneles reflectores de alta precisión. Estas nueve plantas han proveído desde el año 2001 alrededor de 11,000 millones kwh de energía solar limpia. El terreno opera con casi 99% de disponibilidad anual. Esta energía se le provee al área de Los Ángeles y el resto de California. La electricidad generada en el SEGS puede proveerle energía a aproximadamente 230,000 casas. En una hora, más luz solar nos caes en la tierra que lo que utilizarían una población entera en un año. Países con una abundancia de luz y populación sin electricidad representa un mercado para energía solar. En continuación se presentará la localización y capacidad de las plantas SEGS I-IX. Los principios del funcionamiento y diseño del sistema. El proceso de colección de energía tanto termal como fotovoltaico de la maquina. Beneficios del sistema generador de energía solar termal y una comparación entre el SEGS y la energía fotovoltaica.

4 2 RESUMEN El Sistema generadores de energía solar, por sus siglas en ingles SEGS, consiste en nueve plantas de energía solar en el desierto de Mojave en California. Allí la insolación es de los mejores en Estados Unidos. Los SEGS plantas de energía fueron comisionados entre 1984 y Florida Power & Light Company (FPL) es el dueño de estas facilidades. Estas plantas tienen a capacidad de 354 MW. SEGS I-II tiene la capacidad de 44 MW y está localizado en Daggett, SEGS III-VII tienen capacidad de 150 MW están localizadas en el Kramer Junction, y SEGS VIII-IX de capacidad de 160 MW en Harper Lake. Las facilidades tienen un total de 936,386 espejos y cubren más de 6.5 km. En filas, los espejos parabólicos se extienden sobre 369 km. Los principios de funcionamiento de la maquina utiliza tecnología solar termal parabólica junto a gas natural para generar electricidad. El sistema incluye la colección de energía solar, sea por el proceso termal o fotovoltaico. 90% de la electricidad es producida por la luz del sol. El gas natural solo es usado cuando el poder solar es insuficiente para cumplir la demanda de Southern California Edison, el distribuidor de energía en sur california. Se envuelve mucha ingeniería química, eléctrica y mecánica en la operación y funcionamiento del sistema. En el Kramer Juncion se usan los concentradores solares parabólicos. Su función es simple, interceptar la luz y cambiarla en una forma de energía que cumpla con una demanda en específica. Los espejos tienen la forma de un half-pipe. El sol brilla en los paneles de

5 3 vidrio, los cuales reflejan un 94% de la luz. Los espejos automáticamente detectan la posición del sol y se me mueven para obtener la mayor cantidad de luz. Se reemplazan típicamente 3,000 espejos cada año ya que tienden a romperse mayormente por el viento. Los operadores pueden girar los espejos para protegerlos durante las tormentas de viento intenso. Un mecanismo automatizado limpia periódicamente los paneles. Además de concentrar luz del sol, el sistema generador de energía termal solar reúne calor para transferir lo a un fluido y generar vapor que lleva el subsistema de conversión de energía a producir electricidad. La energía termal se guarda para operar durante periodos sin luz solar adecuado. El proceso comienza así: el sol rebota por los espejos y va directamente a un tubo central lleno de aceite sintético. La luz reflejada es concentrado en un tubo central que es de 71 a 80 veces más intenso que luz normal. El aceite sintético transfiere el calor al agua lo cual hierve para luego pasar por el ciclo Rankine en las turbina de corriente. El ciclo de rankine es un ciclo termodinamico en que usa un fluido para convierte calor en trabajo. Este sistema es importantísimo para la sociedad ya que es un medio que genera energía sin producir contaminación. Florida Power & Light Company (FPL) afirma que sus plantas solares reemplazan 3,800 toneladas de contaminación anual, le proporcionan energía a 232,500 casas y su energía sería equivalente a 815,000 barriles de petróleo anualmente.. Es económico y proporciona energía al estado. Los colectores de energía solar es el área de

6 4 tecnología que requiere nuevos conocimientos para poder hacer que la energía solar capturada sea una fuente de energía viable para el futuro. COMPARACIÓN CON LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Los sistemas fotovoltaicos como el convencional panel solar, convierte luz del sol directamente en energía por los principios del efecto fotovoltaico. El efecto fotovoltaico coge ventaja de las propiedades de los materiales semiconductores, con silicona siendo el material primario usado en las celdas solares fotovoltaicas. Cuando los fotones chocan con la celda, los electrones en el material semiconductor se tiemblan y se sueltan, permitiendo el fluyo de electricidad. Esta energía es corriente directa. El colector de energía solar es el elemento clave en el sistema generador de energía solar (SEGS). Veremos la diferencia entre las celdas de clase platos planos y colectores concentradores, usados para proveer calor o electricidad. Los paneles planos colectores fotovoltaicos contienen una colección de celdas conectadas circuito en serie o paralelo. A diferencia de paneles termales colectores la parte atrás del panel no está recibe insolación. Necesitan perder más calor posible al atmosfera para optimizar su rendimiento. Los paneles planos colector de energía termal solar están hechos de tubos y material oscuro que remueve calor. Se opera típicamente en temperaturas Panel plano colector termal solar para proveer agua caliente.

7 5 de hasta 125 o C del panel transfiriéndolo en un líquido o gas. Su ventaja es que absorbe no solo la energía directamente del disco del sol si no que también la energía solar que ha sido esparcido en el cielo y que es reflejado del suelo. Los colectores concentradores solares son usados cuando temperaturas altas son requeridas como en el desierto de Mojave en California. Energía solar que cae en una superficie grande se reflejado en un área mas pequeña antes de que se convierta en calor. Esto se hace para que la superficie absorbiendo la energía concentrada es menor que la superficie capturando la energía de esa manera se puede obtener más altas temperaturas antes de que se pierda calor debido a la radiación y que la convección gaste la energía que ha sido recolectada. Tres esquejes más usadas comúnmente para concentrar energía solar y obtener temperaturas altas.

8 6 El concentrador parabólico concentra radiación solar en una línea de la longitud del panel. Un tubo carga el fluido que transfiere calor por esta línea absorbiendo la radiación solar y calentando el fluido adentro. La temperatura puede llegar a 400 o C sin tener mucho perdida Uno de los nueve generador generadores de energia solar en el Kramer Junction California con una salida total de 354 MWe. de calor. Un sistema recibidor central consiste de un gran terreno de espejos planos movibles y un recibidor en el tope de una torre. Una cavidad aislada contiene tubos y algunos otros Un sistema central recibidor. Un concentrador de disco parabólico concentra la radiación hasta un punto. Una cavidad aislada que contiene tubos u otro tipo de dispositivo de transferencia de calor es colocado en este punto absorbiendo radiación concentrada y transfiriéndolo a gas. Disco colector parabolico de dos axis. Un concentrador de lentes Fresnel usa refracción en vez de reflexión para concentrar energía solar que incide sobre la superficie de los lentes a un punto. Su uso no es subir la temperatura si no permitir el uso de Un colector concentrador fotovoltaico usando lentes de Fresnel.

9 7 más pequeño y más eficientes celdas fotovoltaicas. Comparando las celdas fotovoltaicas con el concentrador parabólico usado en el SEGS podemos observar que: Sistema de Generación de Energia Solar Fotovoltaica Energía Solar (SEGS) Energía solar interceptada pasa por el ciclo de Rankine Efecto Fotovoltaico - Energía solar interceptada es convertido directamente en corriente directa (DC). Colector de energía solar (tubo) lleno de aceite sintético transfiere el Fluye electricidad por el material semiconductor (silicona). calor. Transforma energía luminosa Convierte calor en electricidad. (fotones) en energía eléctrica (electrones). Necesitan liberar más calor Entre más calor que reciba mejor. posible al atmosfera para obtener mayor rendimiento.

10 8 OPINIÓN PERSONAL El sistema de generación de energía solar me parece una manera muy excelente y muy efectiva para proveer energía a la cuidad sin causar contaminación. Se debería que hacerlo mismo en el resto del mundo. Aunque el costo de las celdas puede ser caro, en un futuro cercano el ahorro será mayor y no se provocará daño al ambiente como es usar la energía nuclear. Sería bueno mejorar el material de la celda para que se vuelva resistente a las tormentas de viento. Deberíamos de crear una celda con la capacidad de recolectar tanto energía termal como fotovoltaica en las celdas ya que ambos se pueden obtener a la vez.

11 9 CONCLUSIÓN El Solar Energy Generating System es fiable, seguro, y comercialmente aprobada. Protege el ambiente y reduce las emisiones de gas Green House. Genera la electricidad solar más económica. Es la facilidad más grande en el mundo con nueve plantas y una capacidad total de 354 MW. La mayoría de su electricidad es producida por luz del sol. El SEGS VIII- IX es el que más capacidad tiene con 160 MW. El ciclo de rankine genera alrededor de 80 % de toda la energía eléctrica usada en el mundo. La energía fotovoltaica es similar al SEGS porque ambos sin el sol no funcionaria. Energía solar es verde ya que es natural, no afecta a los plantas y animales, y nos beneficia a nosotros ya que es energía gratis que todos podemos obtener.

12 10 BIBLIOGRAFÍA Energía Solar Fotovoltaica.. (2008). Solar Direct. Recuperado el 1 de octubre de 2008, de pv.htm?gclid=cjw9mouhgzycfreenaod-kx6fq Energía Solar Verde.. (2008). Luz Verde Energía Solar. Recuperado el 2 de octubre de 2008, de Harrigan, R.W. & Stine, W.B.. (2008). Solar Energy Systems Design. Recuperado el 30 de septiembre de 2008, de History of Solar Energy.. (2008). Go Solar California. Recuperado el 25 de septiembre de 2008, de solar101/history.html SEGS Technology.. (2008). FLAGSOL. Recuperado el 26 de septiembre de 2008, de Solar Electric Generating System.. (2008). FPL Energy. Recuperado el 25 de septiembre de 2008, de solar/index.shtml Solar Energy Generating Systems.. (2008). Wikipedia. Recuperado el 27 de septiembre de 2008, de