D. Juan Puertas Agudo

Transcripción

1 D. Juan Puertas Agudo Director de Ingeniería y Tecnología Gas Natural, SDG S.A. 1 de Abril de 2009

2 ÍNDICE 1.La EST en el contexto energético actual 2.Estado de desarrollo de la EST 3.Centrales híbridas 4.Conclusiones

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4 GAS F. E.Mix 2000: 0,421 kgco2/kwh F. E.Mix 2008: 0,375 kgco2/kwh Fuente: REE. Informe del sistema eléctrico en 2007!

5 l La energía primaria es aquella contenida en los combustibles crudos y otras formas de energía recibidas como una entrada al sistema. Las energías primarias se transforman mediante procesos de conversión energética en formas de energía más adecuadas para su uso final. l La conversión se realiza mayoritariamente a electricidad y representa el 20,4% del consumo de energía de uso final en España. Actualmente es el tipo que tiene el mayor ritmo de crecimiento debido al incremento de demanda del sector terciario. l Los combustibles fósiles son la principal fuente de energía primaria, un 83,1%. l El gas natural representó en 2007 un 27%, en el mix de generación eléctrica, y un 21,4 % sobre el total de energía primaria consumida l Las renovables alcanzaron en 2007 un 6,9 % sobre el total de energía primaria, basadas principalmente en los recursos hidráulicos, eólicos y la biomasa, con una creciente presencia de los biocarburantes y la energía solar. Gas natural Nuclear Carbón Petróleo Hidráulica Eólica Biomasa Biogas Biocarb. Solar Termica

6 Transportes 6,8% Usuarios

7 Ley del Sector Eléctrico 54/1997 RD 1955/2000 RD 436/2004 RD 661/2007 RD 1663/2000 RD 2351/2004 Plan de Fomento de E. Renovables RD 661/2007 Establece unos objetivos de producción eléctrica del 30,3% de la generación bruta con energías renovables y, en concreto, fija una potencia de 500 MW para la energía solar termoeléctrica. Actualmente el objetivo es escaso para las plantas en construcción o proyectadas. Marco legal y retributivo del Régimen Especial, formas no ordinarias de generar electricidad Subgrupo b.1.2.: Instalaciones que utilicen únicamente procesos térmicos para la transformación de la energía solar, como energía primaria, en electricidad. Se establece: ümecanismo de retribución cap/floor (límite superior-inferior) para la opción a mercado (se mantiene la opción a tarifa) ünecesidad de presentar avales para la admisión de solicitudes de acceso. üprioridades en la producción a favor de los sistemas acogidos al Régimen Especial, y dentro de estos, a favor de los no gestionables.

8 Marco retributivo actual R.D. 661/2007 Subgrupo b.1.2: Instalaciones que utilicen únicamente procesos térmicos para la transformación de la energía solar, como energía primaria, en electricidad. Subgrupo Potencia Plazo primeros 25 b.1.2 años a partir de entonces Tarifa regulada / MWh Prima de referencia / MWh 287, , , ,950 Precio de venta = Tarifa + ER Límite Superior / MWh Límite Inferior / MWh 367, ,228 El complemento por energía reactiva (ER) retribuye el mantenimiento de unas determinadas condiciones del factor de potencia. Se puede obtener una bonificación de hasta 3,43 /MWh.

9 lactualmente existen 38 plantas termosolares (subgrupo b.1.2.) en el registro de instalaciones de Producción Eléctrica en Régimen Especial, de las cuales dos están en funcionamiento (Andasol I y PS10) y varias de ellas en construcción. lademás de los proyectos registrados oficialmente, a finales de 2008 REE había recibido solicitudes de acceso a la red para centrales termosolares por una potencia de 6000 MW de potencia instalada, lo que equivale a más de 300 proyectos. Central Provincia Potencia [kw] ANDASOL 1 GRANADA 49,9 PLANTA SOLAR TERMOELECTICA PS 10 SEVILLA 11,0 I. SOLAR TERMOELECTRICA BUJARALOZ ZARAGOZA 49,9 ENERSTAR, S.A. VALENCIA 49,9 C.S.T. BOVERAL ZARAGOZA 50,0 C.S.T. LOS LLANOS HUESCA 50,0 C.S.T. LAS HOYAS TERUEL 50,0 C.S.T. PLANAS DE CASTELNOU TERUEL 50,0 P.SOLAR TERMOELÉCTR.IBERSOL-MURCIA MURCIA 49,5 ANDASOL 2 y 3 GRANADA 49,9 LA DEHESA BADAJOZ 49,9 LA FLORIDA BADAJOZ 49,9 LA PACA I y II MURCIA 2x30,0 LA PACA MURCIA 30,0 PUERTO ERRADO MURCIA 30,0 DON GONZALO II MURCIA 30,0 AZNALCOLLAR 20 SEVILLA 20,0 AZNALCOLLAR 50 SEVILLA 50,0 C.S. TERMOELECTRICA PERDIGUERA ZARAGOZA 49,9 C.S.TERMOELECT. CASA BLANCA MURCIA 50,0 CTRAL SOLAR TERMOELECTRICA LORCA MURCIA 50,0 EXTREMASOL-1 BADAJOZ 49,9 IBERDROLA E.RENOV.CASTILLA-LA MANCHA CIUDAD REAL 49,5 IBERSOL ALMERIA ALMERIA 50,0 IBERSOL BADAJOZ BADAJOZ 50,0 IBERSOL SEVILLA SEVILLA 50,0 MANCHASOL CIUDAD REAL 49,9 PLANTA SOLAR TERMICA SOLNOVA DOS y TRES SEVILLA 2x50,0 PLANTA SOLAR TERMICA SOLUZ GUZMA CORDOBA 49,9 PLANTA SOLPRO-20 SEVILLA 20,0 C.S. TERMOELECT. MURCIA 1 MURCIA 49,9 EXTRESOL-1 BADAJOZ 49,9 IST.SOLAR TERMICA LA DEHESA ALBACETE 50,0 TERMOSOL-1 CACERES 49,9 TERMOSOL-2 CACERES 49,9

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11 Características Mediante la concentración de la radiación solar pueden alcanzarse temperaturas elevadas, las cuales se transfieren a un fluido y se utilizan para operar un ciclo termodinámico convencional (ciclo Rankine) La energía depende de un recurso no planificable planificables con almacenamiento térmico e hibridación con gas natural y/o biomasa. Cilindro parabólico Centrales de torre Disco/motor Fresnel Tamaño (MW) Hasta 50 MW Temperatura operación 390ºC 565ºC 750ºC Hasta 450ºC Estado comercial Comercial Demostración Prototipos Demostración Riesgo tecnológico Bajo Medio Alto Medio solar-eléctrico (sin almacenam.) 14,1 % % 30 % (estim. Med.Pl.) 10,6 % (estim. Med.Pl.)

12 Concentradores Cilindro-Parabólicos (Parabolic Trough Collectors) La planta Andasol 1 (ACS-Cobra) de 50 MW está en funcionamiento desde noviembre 2008 en Guadix (Granada) Los CCP concentran la radiación solar en un tubo receptor por donde circula aceite térmico, calentándolo hasta 400 C. Esta energía se utiliza para producir vapor y expandirlo para la generación eléctrica. Es la tecnología más probada hasta el momento. Gran experiencia extraída de la Plataforma Solar de Almería (Ciemat) construida en Existen nueve plantas comerciales SEGS (Solar Electric Generating Systems) construidas entre 1981 y 1991 en el desierto de Mojave (California), con una capacidad total de 354 MW. Todavía siguen en funcionamiento. Su factor de capacidad o disponibilidad está entorno al 30%, con un nº de horas equivalentes a plena carga de horas/año aprox. Es la opción mayoritaria para las plantas que actualmente están en construcción en España Evolución tecnológica prevista: Generación directa de vapor Uso de sales fundidas como fluido de trabajo

13 Centrales de torre La central francesa de Themis (pirineos franceses), fue pionera en utilizar sales fundidas como fluido portador de calor Los espejos (heliostatos) tienen la función de captar la radiación solar y dirigirla hacia al receptor situado en lo alto de una torre. Allí se transforma en energía térmica de un fluido de trabajo (agua, sales fundidas, aire ) para ser usada en procesos posteriores (generación de vapor, ) Se encuentran hoy en día en su primera etapa de explotación comercial. Se han ensayado más de 10 pequeñas instalaciones experimentales de este tipo ( MW). La experiencia mas extensa ha tenido lugar en varios proyectos desarrollados en las plantas piloto Solar One y Solar Two en Barstow (California) y en la Plataforma Solar de Almería Entre los diferentes proyectos existentes en España, actualmente hay 2 plantas en construcción y otras 2 en proyecto Evolución tecnológica prevista: Optimización de la generación directa de vapor Uso de sales fundidas como fluido de trabajo

14 Concentradores lineales Fresnel Varias filas de espejos realizan el seguimiento del sol en un eje y concentran la radiación solar sobre un tubo receptor suspendido en la parte alta del concentrador. Destacan los proyectos de demostración Solarmundo, Liddell, Fresdemo. Las instituciones con mayor experiencia son Fraunhofer ISE y el DLR en Alemania, y la Universidad de Sydney en Australia Primeros desarrollos comerciales: destaca AUSRA quien ha desarrollado en Kimberlina (California) una planta de 5MW. En España Novatec, también está construyendo una planta piloto de 2 MW de potencia que entrará en funcionamiento próximamente. Gas Natural ha construido en la ETSI de Sevilla una planta de frío solar alimentada con captadores Fresnel de media temperatura (< 200 C) Aunque de menor eficiencia respecto a otras tecnologías es una alternativa con gran proyección de futuro por su menor coste tanto en inversión como en mantenimiento, su menor ocupación del terreno y el uso de agua como fluido caloportador lo que permite la generación directa de Vapor Evolución tecnológica prevista: Soluciones para hibridación Optimización de los receptores Concentrador lineal Fresnel de media temperatura para una planta de refrigeración solar en la ETSII de Sevilla

15 Disco motor Stirling Proyecto piloto desarrollado con el Instituto Tecnológico de Canarias: Disco Stirling 3kW y la planta demostración de 1MW Los discos parabólicos reflejan y concentran la radiación en un receptor que actúa como foco caliente de un motor Stirling, el cual se acopla a un generador para la producción de electricidad. Se encuentran hoy en día en su primera etapa de explotación comercial. El Energy Research Center (ERC) de la Universidad de Camberra construyo una de las primeras centrales termoelectricas del mundo (1978) constituida por 14 discos parabolicos de 20 m 2 que funcionaron durante varios anos. Posteriormente ha habido numerosos proyectos de investigación para la mejora de esta tecnología (SAIC/STM, Eurodish, Envirodish, SES, ) Es una alternativa con gran proyección de futuro por su modularidad, sus escasos requisitos del terreno y su elevada eficiencia hasta 31% Evolución tecnológica prevista: Soluciones para hibridación Mejoras ópticas de los discos Mejoras en los receptores

16 El principal requisito es el de disponer un terreno extenso (entre 15 y 60 m 2 /kw e en función de la tecnología) ubicado en una zona con una radiación normal directa elevada, entorno a los kwh/m 2 año

17 Características El sol es un recurso abundante, pero no está siempre que se necesita. Tiene una componente cíclica diaria y estacional, y por tanto predecible Tiene una componente aleatoria (fenómenos atmosféricos) poco predecible Es necesario transformar la energía solar en algún tipo de energía almacenable, mediante por ejemplo sistemas térmicos o químicos

18 Características El almacenamiento térmico proporciona estabilidad al comportamiento de la planta Aumenta su factor de capacidad y flexibilidad de operación, maximizando las horas de funcionamiento El almacenamiento mediante sales fundidas es el más probado, El almacenamiento en medio sólido (hormigón y acero) tiene un gran potencial tecnológico

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20 Necesidad de desarrollo de la hibridación Una de las formas más eficientes de mejorar el comportamiento del sistema energético es ajustar la generación a la demanda. Para mejorar la programabilidad y autonomía de una planta no es suficiente con un sistema de almacenamiento térmico. Así, la radiación solar puede complementarse con el aporte energético de un combustible (fósil o renovable), dando lugar a las centrales conocidas como híbridas. RD 661/2007 Art. 2 Subgrupo b.1.2. Instalaciones que utilicen únicamente procesos térmicos para la transformación de la energía solar, como energía primaria, en electricidad. En estas instalaciones se podrán utilizar equipos que utilicen un combustible para el mantenimiento de la temperatura del fluido trasmisor de calor para compensar la falta de irradiación solar que pueda afectar a la entrega prevista de energía. La generación eléctrica a partir de dicho combustible deberá ser inferior, en cómputo anual, al 12 % de la producción total de electricidad si la instalación vende su energía de acuerdo a la opción a del artículo 24.1 de este Real Decreto. Dicho porcentaje podrá llegar a ser el 15 % si la instalación vende su energía de acuerdo a la opción b del citado artículo 24.1.

21 Necesidad de desarrollo de la hibridación RD 661/2007, Art. 23 Hibridación tipo 2: permite la hibridación con biomasa o biogas, siempre que la generación eléctrica a partir de dichos combustibles sea inferior al 50 % de la producción total de electricidad. Cuando además se utilicen otros combustible primarios la generación eléctrica a partir de los mismos no podrá superar, en el cómputo anual, el porcentaje del 10 %, medido por su poder calorífico inferior.

22 Ventajas de la hibridación El gas natural, como combustible de apoyo, resulta idóneo para el arranque de la caldera y del circuito solar La hibridación permitirá una reducción de la superficie del campo solar para una misma potencia. Incrementa el rendimiento de la planta y permite su gestionabilidad Fomenta una actividad económica local en el ámbito de la biomasa El coste de la biomasa, y su logística, junto con el de los sistema de almacenamiento puede hacer variar significativamente la rentabilidad de la planta Ejemplo de planta solar híbrida con caldera para aumentar la temperatura del vapor

23 Disco motor Stirling + combustible Los motores Stirling son motores alternativos cuyo foco de calor es de combustión externa, por lo que pueden aprovechar calor procedente del sol o bien de una caldera de gas natural, biogás o biomasa. Además permitiría el aprovechamiento del calor de refrigeración del motor CS: Zona de compresión ES: Zona de expansión C: Foco frío R: Regenerador H: Foco caliente P: Pistón de trabajo D: Pistón de desplazamiento

24 Plantas SEGS en California Nueve plantas con un 25% de hibridación con gas natural Andasol I, en Granada Planta de 50 MW con 7.5 h de almacenamiento e hibridación con un 15 % gas natural Proyecto SOLGATE, en la PSA Primeras pruebas de hibridación en ciclo Brayton En Mejico Una planta hibrida de componente solar 29 MW y en ciclo combinado 271 MW La mayor parte de plantas actuales tienen algún tipo de hibridación con gas natural, pero apenas existe experiencia con otros combustibles como el biogás o la biomasa Ain Beni Mathar, en Marruecos Hibrida solar 20 MW de CCP y combustibles fósiles de 470 MW en ciclo combinado Hassi R mel, en Argelia Híbrida de ciclo combinado con gas natural y aporte de 25 MW térmicos de vapor de origen solar procedentes de un campo CCP. Kuraymat, en Egipto Híbrida con gas natural y ciclo combinado con aporte solar de 40 MW térmico de un campo CCP.

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27 El impacto del crecimiento de la economía mundial y el desarrollo de países emergentes hace necesaria la integración de una generación a partir de fuentes renovables, que sea planificable y gestionable. El contexto legal actual, el recurso solar disponible y la base tecnológica y empresarial favorecen la promoción de centrales termoeléctricas en España. Las primeras plantas que han iniciado su operación proporcionarán datos para la optimización y reducción de costes. A corto y medio plazo la potenciación de la hibridación solar + gas natural supondrá el paso previo a plantas futuras hibridadas con biomasa o biogás.

28 Muchas gracias

29 Esta presentación es propiedad del Grupo Gas Natural. Tanto su contenido temático como diseño gráfico es para uso exclusivo de su personal. Copyright Gas Natural SDG, S.A.