ENGINYERIA SOLAR TEROELÈCTRICA

Transcripción

1 ENGINYERIA SOLAR TEROELÈCTRICA Jornada COEIC d'energia Solar Termoelèctrica Dr. Xavier García Casals

2 OPORTUNITATS & RESPONSABILITATS TECNOLÒGIQUES Emplaçaments molt favorables en entorn Europeu

3 OPORTUNITATS & RESPONSABILITATS TECNOLÒGIQUES Potencial exportar tecnologia a regions gran creixement

4 EMPLAÇAMENTS POTENCIALS Estudi Renovables 2050 Greenpeace

5 POTENCIAL GENERACIÓ TERMOSOLAR Estudi Renovables 2050 Greenpeace P = 2739 GW E = 9897 TWh/a A = %

6 POTENCIAL GENERACIÓ RENOVABLES Estudi Renovables 2050 Greenpeace Techo generación = TW.h/a 0.2% 8.7% 14.5% 0.9% 1.9% 2.1% 3.6% 5.3% 0.1% 62.6% Solar termoeléctrica Eólica Terrestre Fotovoltaica azimutal Chimenea solar Fotovoltaica integrada Eólica marina Olas Biomasa total Hidoeléctrica Geotérmica HDR

7 POTENCIAL GENERACIÓ RENOVABLES Estudi Renovables 2050 Greenpeace Potencial: * 56.4 veces demanda eléctrica * 10.4 veces demanda energía total

8 POTENCIAL POTENCIA RENOVABLES Estudi Renovables 2050 Greenpeace Techo potencia renovable peninsular = 5471 GW p 0.36% 1.54% 3.01% 5.93% 9.04% 12.95% 0.34% 0.05% 50.06% Solar termoeléctrica Eólica Terrestre Fotovoltaica azimutal Fotovoltaica integrada Chimenea solar Eólica marina Olas Biomasa total Hidroeléctrica Geotérmica HDR 16.73% SM máximo = 122

9 ENGINYERIA TERMOSOLAR Element fonamental per arribar a bon terme Requeriments enginyeria termosolar independent / objectiva: gran diversitat tecnològica noves tecnologies entrant mercat gran número variables disseny / operació gran marge optimització acoblament amb bloc potència graus llibertat addicionals amb hibridació context favorable no il limitat Situació actual: destapant el gran pastís... poc pes enginyeria (excepte financera...) mancança plantejament cooperatiu posicionant-se en un mercat que no està garantit que existeixi...

10 ENGINYERIA TERMOSOLAR Receptor central Diversitat components tecnològics fluids treball opcions acumulació acoblament amb cicles potència hibridació

11 ENGINYERIA TERMOSOLAR Disc parabòlic Escala / estructura costos Diversitat components tecnològics Opcions hibridació

12 ENGINYERIA TERMOSOLAR Concentrador Fresnel El nou actor al mercat avantatges constructives & operacionals pretensions de millores diferencials irreals balanç global?

13 ENGINYERIA TERMOSOLAR Requeriments O&M

14 ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització espaiaments i distribució camp P/A (MW/km 2 ) Almería (φ = 36,8 ºN) η array (%) d/w (P/A) ref (MW/km 2 ) P/A (MW/km 2 ) η array (%)

15 ENGINYERIA TERMOSOLAR Refrigeració humida / seca 39 p vv = 100 bar η ciclo (%) Aire de refrigeración a T = 40 ºC Agua de refrigeración a T = 18 ºC T vv (ºC)

16 ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització variables disseny Potencial millora tecnologia cilindreparabòlics Óptimo LS-3 C óptima ,75 1 1,25 1,5 λ c (μ) 2 1,75 2,25 2,5 3 2,75 3,25 3, η colector (%) T r,o (K) T fluido (ºC)

17 ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització acoblament amb cicle potència Rendimiento total. ACEITE. Ciclo Rankine Regenerativo. Colectores LS-3 Sistemas con aceite y colector LS-3 η tot (%) T vv (ºC) T ec (ºC)

18 ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització acoblament amb cicle potència Rendimiento total. ACEITE. Ciclo Rankine Regenerativo. Colectores óptimos η tot (%) T vv (ºC) T ec (ºC)

19 OPTIMITZACIÓ ACOPLAMENT RECEPTOR VOLUMÈTRIC D AIRE I TURBINA DE GAS 12 η tot (%) r c r c (w max ) = 13 r c (η ciclo,max ) =29 r c (η tot,max ) = 24

20 OPTIMITZACIÓ ACOPLAMENT RECEPTOR CAVITAT OBERTA I TURBINA DE GAS Sense concentrador secundari Amb concentrador secundari η (%) T (K) η (%) T (K) η sol (%) η ciclo (%) ; Brayton (w max ) η ciclo (%) ; R+R+I (η max ) η tot (%) ; Brayton (w max ) η tot (%) ; R+R+I (η max ) η ciclo (%) ; Brayton (w max ) η ciclo (%) ; R+R+I (η max ) η sol (%) η tot (%): Brayton (w max ) η tot (%): R+R+I (η max )

21 DISENY & OPERACIÓ CICLE POTÈNCIA Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Tot i essent una tecnologia convencional : condicions treball específiques generador vapor requeriments operació a càrrega parcial refrigeració seca optimització acoblament amb camp solar

22 DISENY & OPERACIÓ CICLE POTÈNCIA Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Potència neta cicle en operació a temperatura variable Temperatura caloportador solar (ºC)

23 DISENY & OPERACIÓ CICLE POTÈNCIA Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Rendiment net cicle en operació a temperatura variable

24 DISENY & OPERACIÓ CENTRAL Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Almería.. SM = 2 ; 7 h acumulació

25 EFECTES DISENY CAMP SOLAR Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP CF (%) Diseños seleccionados SM = 4 Almeria SM = 3 SM = 2 SM = Almacenamiento (h)

26 EFECTES DISENY CAMP SOLAR Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Diseño máxima producción eléctrica Diseño priorizando factor capacidad (P/A) o Almería (P/A) ef = (P/A) o.cf (P/A) o (MW/km 2 ) (P/A) ef (MW/km 2 ) SM

27 EFECTES EMPLAÇAMENT Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP SM = 3 ; Almacenamiento = 15 h Almería Asturias

28 EFECTES EMPLAÇAMENT Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP 60 SM = 3 ; Almacenamiento = 15 h 50 % CF η sf η tot 10 0 Almería Toledo Valladolid Barcelona Asturias

29 MIX COBERTURA 100% DEMANDA ELÈCTRICA Estudi Renovables 100% Greenpeace Evolución horaria anual de la potencia disponible, la demanda, la disipación y el déficit para un mix con SM= 2,5 con una capacidad de almacenamiento de 1,5 Twh. SF=100% Potencia instalada por tecnologías

30 MIX COBERTURA 100% DEMANDA TOTAL Estudi Renovables 100% Greenpeace SM = 18.9

31 Oportunitats. accelerar camí corba aprenentatge sistemes basats en renovables Reptes: optimització recursos & inversió maximització rendibilitat INTEGRACIÓ I HIBRIDACIÓ??

32 HIBRIDACIÓ TERMOSOLAR AMB BIOMASA Estudi Renovables 100% Greenpeace M = 2.20 ;LEC = 2.46 c /kwhe ; P = 99 GW Potència instal lada 16.7% 0.5% 2.2% 2.5% 3.7% 37.8% 18.2% 18.2% eolica tierra llano-1 termoelectrica-1 hibridación termosolar-1 hidráulica regulada bombeo hidro-1 hidráulica fluyente minihidráulica bombeo hidro-2 Generació 1.3% 1.5% 2.3% 2.3% 8.9% 13.3% 26.5% 43.9%

33 CONCLUSIONS Centrals Termosolars per a generació electricitat: Tecnologia amb gran potencial a Espanya Pot desenvolupar paper fonamental en sistemes generació basats en renovables Gran oportunitat tecnològica i econòmica Gran responsabilitat cap a la resta del planeta (de tots els actors) A Catalunya: Oportunitat estratègica desenvolupament industrial (com a la resta d Espanya) Focalitzar en hibridació amb biomassa Paper fonamental enginyeria: Gran número de variables independents (tecnològiques & operacionals) Urgència i limitació recursos econòmics invaliden més que mai l evolució empírica pobre en enginyeria Reptes: Evolucionar cap a plantejaments col laboratius enfront dels competitius cecs Mantenir condicions favorables durant prou temps

34 PER A MÉS INFORMACIÓ... infoaiguasol@aiguasol.com Adreça postal: AIGUASOL ENGINYERIA C/ Palau, 4, 2n 2a E BARCELONA Spain Tel: Fax: