UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Centro de Investigaciones en Energía

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Centro de Investigaciones en Energía Introducción al Aprovechamiento de las Fuentes Renovables de Energía: Aprovechamiento de la Energía Solar de Alta Temperatura Alumnos: Juan Carlos Castro Domínguez Javier Alejandro Hernández Magallanes Abraham Zepeda González Responsable: Dr. Roberto Best y Brown Temixco, Mor. 08 septiembre 2011

2 Antecedentes

3 Antecedentes Arquímedes

4 Antecedentes A. Mouchot 1880

5 Antecedentes En Alemania en 1907 se patentó el primer diseño de un colector de canal parabólico, Dr. Wilhelm Maier y Adolf Remshardt.

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7 Qué es una Planta Termosolar?

8 Sistemas de ESTC

9 Canal Parabólico (CCP) CARACTERÍSTICAS: Estos sistemas suelen trabajar a temperaturas de entre (100 y 400) C.

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11 Alvarado I (ACCIONA) 50 MW hogares 236 millones de euros t de CO ha 184,320 espejos 76.8 km

12 Concentradores de Fresnel La tecnología Fresnel utiliza reflectores planos, simulando un espejo curvo por variación del ángulo ajustable de cada fila individual de espejos, en relación con el absorbedor. Los reflectores se construyen con espejos de vidrio normales, por lo tanto su materia prima es muy barata.

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14 Sistemas de Torre Central (CRS) CARACTERÍSTICAS: Operan a temperaturas de entre (250 y 1000) C. Los CRS fueron concebidos para la generación de alta potencia. Están constituidos por cientos o miles de espejos con seguimiento en dos ejes (helióstatos) que reflejan la radiación solar sobre una región focal que se sitúa a una altura suficiente para evitar sombreamientos entre helióstatos cercanos.

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16 PS10 y PS20 (Abengoa Solar) La PS10 11 MW 624 heliostatos La torre mide 115 m de altura El receptor tiene 4 paneles de (5.5 x 12) m 5500 hogares t de CO 2 La PS20 20 MW heliostatos 165 metros de altura hogares t de CO 2

17 Discos Parabólicos (Dish-Stirling) Están diseñados con espejos parabólicos y un motor de combustión externa Stirling. El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura de aprox. 750 C. El motor transfiere su energía mecánica a un generador eléctrico que ha sido acoplado al mismo conjunto.

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21 Horno Solar Un Horno Solar es un sistema de alta concentración que provee una atmósfera y espacio de trabajo adecuados, en donde la radiación de energía para calentamiento puede ser controlada con precisión y modificada con rapidez. Un Horno solar es básicamente un instrumento de investigación científica. Lo constituyen un sistema óptico compuesto por un helióstato con seguimiento del Sol que refleja la radiación solar a un espejo concentrador. Debido a que la zona focal del espejo concentrador está fija, es sencillo instalar aparatos experimentales o de aplicación. El nivel de potencia del Horno es ajustado usando un atenuador, que trabaja como una persiana veneciana, y está localizado ente el helióstato y el concentrador.

22 Los hornos solares cubren un amplio espectro de aplicaciones, por ejemplo: Procesamiento y manufactura de materiales avanzados: cerámicas metalizadas para componentes electrónicas, fulerenos y nanotubos. Determinación de propiedades termofísicas bajo luz solar concentrada, incluyendo expansión térmica, conductividad y difusividad térmicas, calor específico, propiedades mecánicas, y emisividad y emitancia espectral. Determinación del funcionamiento y los límites de falla de materiales cerámicos y refractarios.

23 Envejecimiento acelerado de materiales por UV. Desarrollo de receptores para la tecnología de plantas de generación de potencia termosolar. Descomposición térmica y termoquímica del agua para la producción de Hidrogeno. Simulación de efectos térmicos en presencia de flujo radiativo altamente concentrado. Destrucción de materiales tóxicos: industriales, orgánicos, desechos hospitalarios, etc.

24 Estanques solares. a) Se usan grandes cantidades de agua salada y dulce. b) Comúnmente existe un gradiente de temperatura de 60 C. c) Tienen una eficiencia del 2%. d) Para una producción de 50 MW es necesaria un área de 20 hectáreas. e) Funcionan como almacenes de energía solar. f) Grandes cantidades de agua dulce para mantener una diferencia de concentración salinas. (No es conveniente en zonas desérticas). g) Desalinización del agua.

25 Estanques solares.

26 Conversión de energía térmica oceánica (OTEC). a) Es generada en el mar. Aprovechando el gradiente de temperaturas entre la profundidad y la superficie 20 C. b) Es necesaria una profundidad de 1000 m para alcanzar este gradiente. c) Las eficiencias son muy bajas. d) En 1930 un barco en el Caribe fue pionero en esta área ( se utilizo más energía para bombear el agua que la energía obtenida.) e) Actualmente son producidos 10MW de electricidad, pero con un bombeo de 500m³/s

27 Conversión de energía térmica oceánica (OTEC)

28 Chimeneas solares. a) Las chimeneas solares explotan el aire caliente producido por el efecto invernadero teniendo una eficiencia de 1.3%. b) El aire caliente es conducido (por diferencia de densidades) hacía un área de 32 turbinas, las cuales están sobre la circunferencia del la chimenea. c) El trabajo realizado por las 32 turbinas es conducido a un generador el cual a su vez genera energía eléctrica. d) Actualmente existen plantas de 50MW (España) el cual tiene un diámetro de 240 m de colector efecto invernadero y una torre de 195 m de altura. e) Se piensan crear chimeneas con generación de 100MW usando colectores de 3.6 km de diámetro y 950 m de altura

29 Chimeneas solares.

30 Andasol-1 Planta AndaSol-1 Potencia (MW) 50 Almacenamiento Si Hibridación No Área de captación (m 2 ) Colector implementado SKAL-ET Año de operación 2008 Terreno (ha) 195

31 Puertollano Planta Puertollano Potencia (MW) 50 Almacenamiento No Hibridación No Área de captación (m 2 ) Colector implementado Año de operación 2009 Terreno (ha) 135 Eurotrough-150

32 SEGS Planta SEGS- I SEGS- II SEGS-III y IV SEGS- V Potencia (MW) Almacenamiento Si No No No Hibridación Si Si Si Si Área de captación (m 2 ) Colector implementado LS-1 LS-1 LS-2 LS-3 Año de operación Terreno (ha) Planta SEGS- VI SEGS- VII SEGS- VIII SEGS- IX Potencia (MW) Almacenamiento No No No No Hibridación Si Si Si Si Área de captación (m 2 ) Colector implementado LS-3 LS-3 LS-3 LS-3 Año de operación Terreno (ha)

33 Nevada Solar One Planta NSO Potencia (MW) 64 Almacenamiento Si Hibridación Si Área de captación (m 2 ) Colector implementado Solargenix Año de operación 2007 Terreno (ha) 162

34 Alvarado-I Planta Alvarado I Potencia (MW) 50 Almacenamiento No Hibridación No Área de captación (m 2 ) Colector implementado Año de operación 2009 Terreno (ha) 130

35 SolNova 1 Planta AndaSol-1 Potencia (MW) 50 Almacenamiento Si Hibridación No Área de captación (m 2 ) Colector implementado SKAL-ET Año de operación 2008 Terreno (ha) 195

36 PS10 Planta PS10 Potencia (MW) 11 Número de helióstatos 624 Altura de la torre (m) 114 Empresa que la opera Abengoa Año de operación 2007

37 PS20 Planta PS20 Potencia (MW) 20 Número de helióstatos Altura de la torre (m) 165 Empresa que la opera Abengoa Año de operación 2009

38 Gemasolar Planta Gemasolar Potencia (MW) 20 Número de helióstatos Altura de la torre (m) 140 Empresa que la opera Gemasolar Sistema de almacenamiento Si Año de operación 2010

39 Aznalcollar TH Planta Aznalcollar Potencia (MW) 0.08 Número de discos 8

40 Manzanares Planta Gemasolar Potencia (MW) 0.05 Número de turbinas - Altura de la torre (m) 180 Empresa que la opera Schlaich Bergermann und Partners Sistema de almacenamiento No Año de operación 1982

41 EnviroMission Planta Gemasolar Potencia (MW) 200 Número de turbinas 32 Altura de la torre (m) Empresa que la opera EnviroMission Sistema de almacenamiento Si Año de operación -

42 México en la Actualidad Central de Ciclo Combinado Agua Prieta II, MW, Campo Solar de 12 MW Elecnor y Sener, 194 millones de euros, mayo 2013.

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