XII CONGRESO DE CONFIABILIDAD ASOCIACIÓN ESPAÑOLA PARA LA CALIDAD (AEC)

Transcripción

1 XII CONGRESO DE CONFIABILIDAD ASOCIACIÓN ESPAÑOLA PARA LA CALIDAD (AEC) ANÁLISIS DE FALLOS Y CONSECUENCIAS EN CENTRALES TERMOSOLARES DE CCPs Rubén Ron López

2 PLANTA TERMOSOLAR DE COLECTORES CILINDROPARABÓLICOS Campo solar Bloque de potencia Auxiliares CAMPO SOLAR Unidad Funcional: Colector Cilindro Parabólico (CCP) Lazo de CCPs => Campo de CCPs Central termosolar => Tubo absorbedor Reflector Estructura Soporte Unidad Accionamiento Cimentación U. Accionamiento Sistema de Seguimiento

3 XII CONGRESO DE CONFIABILIDAD. ASOCIACIÓN ESPAÑOLA PARA LA CALIDAD (AEC) EQUIPOS A ESTUDIAR DEL SISTEMA COLECTOR Tubo absorbedor Espejo reflector Sistema de seguimiento Estructura metálica de soportación Conexiones flexibles FUNCIONAMIENTO BÁSICO Entrada a colector de fluido térmico frio Concentración de radiación solar sobre tubo absorbedor Calentamiento del fluido térmico Fluido térmico caliente a ciclo de potencia

4 TUBO ABSORBEDOR Fuelle Oliva evacuación Tubo vidrio Vidrio-metal Tubo metálico Getters % del coste del campo solar Planta de 50 Mwe o Sin almacenamiento térmico tubos aprox. o Con almacenamiento térmico tubos aprox. Identificación de modos de fallo o Pérdida de vacío: aire / hidrógeno / otros fenómenos o Rotura de cubierta de vidrio o Deformación del tubo absorbedor o Rotura del tubo de acero No es posible realizar reparaciones o Lazo fuera de servicio o Vaciado de lazo o Sustitución o Indisponibilidad

5 TUBO ABSORBEDOR EFICIENCIA DE UN TUBO ABSORBEDOR ρ => Reflectividad espejos Cubierta de vidrio Tubo de acero γ => Factor interceptación τ => Transmisividad cubierta vidrio α => Absortividad tubo de acero ρ γ ρ γ τ ρ γ τ α IMPACTO EN PRESTACIONES Disminución de la eficiencia del colector o Degradación recubrimiento selectivo o Degradación cubierta de vidrio o Pérdida de vacío o Deformacion tubo de acero α τ Q loss γ Congelación del fluido térmico Desequilibrio de temperaturas en lazos del campo solar Rotura de espejos Vertido de fluido térmico

6 TUBO ABSORBEDOR 80 Incremento de pérdidas térmicas Multiplicador de W/m de pérdidas T aceite -T ambiente (ºC) Tubo con aire (W/m) Tubo con H2 (W/m) Tubo sin cubierta a 3 m/s (W/m) % Producción anual 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% Impacto en producción eléctrica neta anual (%) 1,0% 0,0% 0% 1% 2% 3% 4% % tubos con fallo Porcentaje de tubos rotos (%) Porcentaje de tubos sin vacío con aire (%) Porcentaje de tubos sin vacío con H2 (%)

7 SISTEMA DE SEGUIMIENTO Seguimiento en un solo eje Bajo impacto en coste (2 3%) vs gran impacto en prestaciones Planta de 50 Mwe o Sin almacenamiento térmico 360 sistemas aprox. o Con almacenamiento térmico 600 sistemas aprox. IDENTIFICACIÓN DE FALLOS Fallo en la unidad de potencia y control Fallo en la unidad hidráulica IMPACTO EN PRESTACIONES No seguimiento => Indisponibilidad de colector Seguimiento erróneo => Disminución factor de interceptación SGX LS3 (Solar LS2/ ETGenix)

8 ESPEJOS PARABÓLICOS Facetas de espejos para concentrar la radiación solar Entre 10 15% del coste de un campo solar Planta de 50 Mwe o Sin almacenamiento térmico espejos aprox. o Con almacenamiento térmico espejos aprox. IDENTIFICACIÓN DE FALLOS Rotura Degradación IMPACTO EN PRESTACIONES ρ Reflector ρ => Reflectividad Rotura => Sustitución Degradación => Reflectividad No reparación => Sustitución

9 ESPEJOS PARABÓLICOS 3,5% Impacto de producción eléctrica neta anual (%) Pérdida de producción anual (%) 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% 0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% Espejos rotos (%) Pérdida de producción anual (%) 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% Impacto de producción eléctrica neta anual (%) 0,0% 0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% Pérdida de reflectividad (%)

10 CONEXIONES FLEXIBLES TUBOS FLEXIBLES VS JUNTAS ROTATIVAS BALL JOINTS (JUNTAS ROTATIVAS) Conexión entre CCPs Bajo impacto en coste (1 2 %) vs gran impacto en prestaciones Planta de 50 Mwe o Sin almacenamiento térmico entre y aprox. o Con almacenamiento térmico entre y aprox. IDENTIFICACIÓN DE FALLOS Bloqueo => Relubricación Rotura => Sustitución IMPACTO EN PRESTACIONES Bloqueo => Tensiones en tubo absorbedor Pérdida de factor de interceptación Fallo en tubo absorbedor Rotura => Fuga fluido térmico

11 ESTRUCTURA METÁLICA Numerosos diseños en el mercado Módulos de 8 a 12 m => CCPs de 70 a 120 m Suministro => 20 25% del coste del campo solar Suministro y montaje => 35 40% del coste del campo solar IDENTIFICACIÓN DE FALLOS Desalineación de la estructura Deformación de la parábola y ubicación del tubo IMPACTO EN PRESTACIONES Pérdida factor de interceptación Sustitución de ciertos componentes => Indisponibilidad de lazo

12 IMPACTO EN PRESTACIONES DE PLANTA INDISPONIBILIDAD DE UN CCP 0,60% Pérdida de energía en un día despejado 0,50% Energía perdida al día (%) 0,40% 0,30% 0,20% 0,10% 0,00% Invierno Primavera Verano Época del año

13 IMPACTO EN PRESTACIONES DE PLANTA PÉRDIDA DE FACTOR DE INTERCEPTACIÓN 4% Impacto de producción eléctrica neta anual (%) Pérdida de producción anual (%) 3% 3% 2% 2% 1% 1% 0% 0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% Pérdida de factor de interceptación (%))

14 CONCLUSIONES Fuente de energía primaria: la radiación solar directa Aleatoriedad y la intermitencia del recurso energético primario Elementos que forman parte del sistema captador de energía Gran número de equipos por sistema cuyo funcionamiento tiene una alta repercusión en las prestaciones de planta Unidades individuales replicadas cientos de veces Larga vida útil Mantenimiento correctivo basado en la reparación Costes de reposición y servicios de stock de almacén Influencia directa sobre las prestaciones de planta Valorar durante la etapa de diseño la confiabilidad de los componentes Avances orientados a minimizar el mantenimiento correctivo de los equipos y sistemas

15 GRACIAS POR LA ATENCIÓN Rubén Ron López