Innovación en plantas termosolares

Transcripción

1 COiiM Innovación en plantas termosolares José Mª Martínez-Val Grupo de Investigaciones Termoenergéticas. UPM-ETSII Madrid, 3 de noviembre, 2010

2 INTRODUCCIÓN Potencial físico de las energías renovables

3 Distribución en el mundo 3

4 4 Distribución en España Promedio anual de irradiancia global diaria (Wh m -2 dia -1 )

5 Solicitudes de acceso a Red en España, a finales de MW 150 MW 100 MW 150 MW 250 MW 22 MW MW 400 MW MW 41 MW 49 MW Idas y venidas en una política de pendulazo promotor, sin atención al desarrollo tecnológico. Quo vadis, Sole mío? La burbuja termosolar MW MW 435 MW Total solicitado RdT: MW Total solicitado RdD: MW

6 SITUACIÓN ACTUAL Estado de los proyectos en España, finales Luego OPERACIÓN CONSTRUCCIÓN PROMOCIÓN PROYECTO AVALES

7 HITOS EN LA LEGISLACIÓN DE APOYO A LAS CENTRALES STE EN ESPAÑA R.D Prioridad acceso Anuncio Incentivos Ley Electr Objetivo 29% de La Electricidad será Renovable en 2010 Ley Acompañam. 7 de octubre: Mano negra? Enmienda en el Senado de la Ley SOCIMI Derogación RDL y cupo 500 MW Solar <> FV? 15 de octubre: Rechazada en el Congreso R.D.Reg.Esp er Marco Retributivo E.R. Inexistente STE Enmienda en 2000 Inclusión STE/R.E. prima insuficiente P.E.R 1999 Objetivo 200 MW STE en 2010 R.D Prima suficiente para la promoción de las STE P.E.R Objetivo 500 MW de STE en 2010 R.D Estabilidad Regulatoria? Mejora de primas y condiciones Dir.U.E Publicada: Objetivos: en 2020 Art.6/7/8 Exp. Est. Art. 9 Importación R.D.L Fin por sorpresa del R.D.661 Establece preasignación de retribución

8 Tecnologías de captación del calor Fresnel de reflexión *** Cilindro-parabólicos ** Torre central * Discos parabólicos

9 SITUACIÓN ACTUAL Proyectos finalizados PS10 / PS20 Localidad Sanlúcar La Mayor Provincia Sevilla Potencia (MW) 11 / 20 Tecnología Torre Almacenamiento Vapor (0,5 h / 1h) Superficie planta Componentes 60 ha / 90 ha Heliostatos SANLÚCAR 120 Receptor TORRE PS Puesta en Marcha 2006 / 2009 Únicas plantas de TORRE en explotación COMERCIAL en el MUNDO

10 SITUACIÓN ACTUAL Proyectos finalizados ANDASOL 1 Localidad Aldeire / La Calahorra Provincia Granada Potencia (MW) 50 Tecnología Almacenamiento Superficie planta Componentes Cilindro Parabólica Sales fundidas (7,5 horas) 195 ha Skal-ET (EuroTrough) y SenerTrough Espejos FLABEG Tubos SCHOTT Turbina SIEMENS Puesta en Marcha 2008 Primera planta comercial cilindro parabólica con ALMACENAMIENTO en el MUNDO.

11 SITUACIÓN ACTUAL Proyectos finalizados PUERTO ERRADO I Localidad Calasparra Provincia Murcia Potencia (MW) 1,4 Tecnología Almacenamiento Colectores tipo Superficie planta Componentes Fresnel No Espejos primarios Fresnel 6 ha Cada grupo se compone de varios módulos de medidas 16 x 5,5 m. de 16 reflectores Puesta en Marcha 2009 Primera planta comercial de FRESNEL en España.

12 SITUACIÓN ACTUAL Proyectos finalizados IBERSOL PUERTOLLANO Localidad Puertollano Provincia Ciudad Real Potencia (MW) 50 Tecnología Almacenamiento Superficie planta Componentes Cilindro parabólica No 175 Ha Espejos FLABEG y RIOGLASS Estructura EUROTHROUGH Tubos SOLEL y SCHOTT Turbina SIEMENS Puesta en marcha Mayo 2009 Promotores: IBERDROLA 90% IDAE 10%

13 Centro de Control de Régimen Especial CECRE Creado en 2006 con el objetivo de maximizar la producción del régimen especial preservando la seguridad del sistema eléctrico Integrado en la estructura de control de Red Eléctrica constituye, junto con los CCG de las empresas una situación pionera y una apuesta por la integración de renovables. Obligatorio para instalaciones P > 10 MW N O 1

14 Generación gestionable Opción Mayoritaria SIN VERTIDO EIA PRIMARIA: ALMACENAMIENTO MÍNIMO 4 h + 60% eficiencia o INCREMENTO MÍNIMO 30% DE LA POT MÁX SOBRE PROGRAMA (EN <1 h durante 4H) SEGUIMIENTO INSTRUCCIONES OS FIABILIDAD PROGRAMA: 24 h 90% 6 h 95% INSTALACIÓN GESTIONABLE PERTURBACIONES TENSIÓN: gen. síncronos huecos <= 1 s OBSERVABILIDAD Y CONTROL: ADSCRIPCIÓN A CCG-CECRE PERTURBACIONES FRECUENCIA: Según P.O. s CRITERIOS VIABILIDAD DE ACCESO: p.ej. exención criterio 5% Scc MENOR PRIORIDAD EN LA EVACUACIÓN QUE LA GENERACIÓN EN RÉGIMEN ESPECIAL NO GESTIONABLE POSIBILIDAD DE PARTICIPACIÓN EN LOS SERVICIOS DE AJUSTE 1

15 La generación solar Una energía con capacidad de apoyo en punta de verano Pefil diario medio de demanda vs perfil diario medio de irradiación en julio 2005 Demanda 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 Irradiación 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Hora Inmunidad ante perturbaciones Inercia y regulación Programable: (almacenamiento + apoyo gas) aunque con distinto grado de gestionabilidad para la operación del sistema Vulnerabilidad ante perturbaciones No programable 1

16 Energía solar termo-eléctrica Acompaña la madurez tecnológica a las inversiones previstas? NO. Manda quién da el crédito, y solo se fía de que se copien las SEGS. Burbuja post 2007 limitada Poca y no buena experiencia en O&M Innovaciones interesantes en CIEMAT-PSA, Abengoa- Solucar, universidades (UPM) pero limitadas. Poco interés de la UE en Solar Termoeléctrica: Necesidad de concentración: radiación directa Poca capacidad del lobby CSP (en principio muy dominado por Alemania) Puede ser una opción muy española: Sol e ideas. Y agentes tecnológicos

17 Qué cabe hacer? Convergencia entre ministerios: Industria y Energía Algo más que subvencionar Exigir avances en la curva de apredizaje Subastar plantas y subvenciones asociadas a su producción Ciencia e Innovación Plan específico para las renovables Actuación ad-hoc en STE Colaboración privada-pública: Estimulación de la propiedad industrial Premios a la combatividad Más doctorados en las empresas; más patentes en la universiadad (UPM, 3ª entidad española en la OEPM) Bridging the gap : el agente tecnológico

18 Desde la universidad GIT Colaboración con el CIEMAT y su PSA: Planta con gas como fluido calorífero (Anteproyecto). Máquinas Brayton (ITP) Innovaciones en SuperFresnel: desarrollo con CIEMAT. Colaboración con Abengoa ASNT en CENIT: Almacenamiento térmico Ciclos raros + Receptores (!) + Hibrid. + Cogeneración Innovaciones propias: Colector de Dilatación y presión compensadas. Fresnel con especificaciones muy precisas (IET). Almacenamiento térmico negativo para Dry-cooling. Gestión de exergía (Alm. +). Especial para Fresnel Otras (almacenamiento; BOP ad hoc y su gestión)

19 Colector de dilatación y presión compensadas

20 CDPC conexión in-out (P ) Solicitada el Concedida con E.P. el

21 Acoplamiento campo solar - Colector No concentrar la radiación más de lo necesario. Se pierde exergía

22 Solución más simple y barata

23 Funciona la opción Fresnel

24 Planta Solar Termo-eléctrica con CLFs Vista de una planta típica Campo solar Bloque de Potencia Planta CLF de la empresa Novatec en Calasparra (Murcia)

25 Dispositivo de concentración de la radiación solar, espejos longitudinales

26 Optimization of reflection Fresnel linear arrays for maximizing solar radiation concentration Imprescindible: dominar las ciencias básicas; óptica, calor

27 Thermal regimes in solar-thermal linear collectors Análisis del GIT T C [C] η th T f =400ºC η ex T f =400ºC T C T f =400ºC C f [-] Receiver efficiency [%]

28 Thermal regimes in solar-thermal linear collectors GIT T f [C] Receiver efficiency [%] T Fresnel type T Trough type ηth Fresnel type ηth Trough type ηex Fresnel type ηex Trough type ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 V [m/s]

29 Gestión exergética del calor

30 EXERGY MANAGEMENT IN SOLAR THERMAL POWER PLANTS WITH DOUBLE THERMAL STORAGE SYSTEM AND SUBDIVIDED SOLAR FIELD. GiT

31 EXERGY MANAGEMENT IN SOLAR THERMAL POWER PLANTS WITH DOUBLE THERMAL STORAGE SYSTEM AND SUBDIVIDED SOLAR FIELD. GiT

32 Almacenamiento negativo. Dry cooling Enfriar de noche el líquido usado para refrigerar la central en las horas punta de calor.

33 Gestionabilidad de las plantas Almacenamiento térmico suficiente Tiempos característicos algo distintos en los diversos componentes. Transitorios mucho más rápidos en el BOP. Modulación gracias al Almacenamiento (además de funcionamiento post sunset). No son technicalities Flexibilidad de funcionamiento por encima del límite técnico de baja potencia en turbina Refrigeración sin consumo de agua

34 Resultado final Un nuevo tipo de central solar termo-eléctrica, con muy buenas prestaciones y O&M, gestionable y de menor coste. Eliminación de accidentes por fugas de fluido Menor cantidad de material empleado Aprovechar el despliegue de la STE en España, sur de la UE, Norte de África-Sahara, fundación Desertec, avanzando rápidamente por la curva de aprendizaje con una opción robusta, barata y solvente.