ENGINYERIA SOLAR TEROELÈCTRICA Jornada COEIC d'energia Solar Termoelèctrica Dr. Xavier García Casals
OPORTUNITATS & RESPONSABILITATS TECNOLÒGIQUES Emplaçaments molt favorables en entorn Europeu
OPORTUNITATS & RESPONSABILITATS TECNOLÒGIQUES Potencial exportar tecnologia a regions gran creixement
EMPLAÇAMENTS POTENCIALS Estudi Renovables 2050 Greenpeace
POTENCIAL GENERACIÓ TERMOSOLAR Estudi Renovables 2050 Greenpeace P = 2739 GW E = 9897 TWh/a A = 13.26 %
POTENCIAL GENERACIÓ RENOVABLES Estudi Renovables 2050 Greenpeace Techo generación = 15798 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
POTENCIAL GENERACIÓ RENOVABLES Estudi Renovables 2050 Greenpeace Potencial: * 56.4 veces demanda eléctrica * 10.4 veces demanda energía total
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
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...
ENGINYERIA TERMOSOLAR Receptor central Diversitat components tecnològics fluids treball opcions acumulació acoblament amb cicles potència hibridació
ENGINYERIA TERMOSOLAR Disc parabòlic Escala / estructura costos Diversitat components tecnològics Opcions hibridació
ENGINYERIA TERMOSOLAR Concentrador Fresnel El nou actor al mercat avantatges constructives & operacionals pretensions de millores diferencials irreals balanç global?
ENGINYERIA TERMOSOLAR Requeriments O&M
ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització espaiaments i distribució camp 140 100 120 95 P/A (MW/km 2 ) 100 80 60 40 Almería (φ = 36,8 ºN) 90 85 80 75 70 η array (%) 20 65 0 60 1 2 3 4 5 d/w (P/A) ref (MW/km 2 ) P/A (MW/km 2 ) η array (%)
ENGINYERIA TERMOSOLAR Refrigeració humida / seca 39 p vv = 100 bar η ciclo (%) 37 35 33 31 Aire de refrigeración a T = 40 ºC Agua de refrigeración a T = 18 ºC 29 350 450 550 650 750 T vv (ºC)
ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització variables disseny 65 55 Potencial millora tecnologia cilindreparabòlics 80 70 Óptimo LS-3 C óptima 45 35 25 15 0,75 1 1,25 1,5 λ c (μ) 2 1,75 2,25 2,5 3 2,75 3,25 3,5 900 700 500 η colector (%) T r,o (K) 60 50 40 30 20 10 50 200 350 500 650 800 950 1100 1250 T fluido (ºC)
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 (%) 26 25 24 23 22 21 20 19 18 281 17 197 16 113 350 400 450 500 550 600 29 650 700 T vv (ºC) T ec (ºC)
ENGINYERIA TERMOSOLAR Optimització acoblament amb cicle potència Rendimiento total. ACEITE. Ciclo Rankine Regenerativo. Colectores óptimos 29 28 η tot (%) 27 26 25 24 23 350 400 450 500 550 600 T vv (ºC) 650 700 750 800 29 113 281 197 T ec (ºC)
OPTIMITZACIÓ ACOPLAMENT RECEPTOR VOLUMÈTRIC D AIRE I TURBINA DE GAS 12 η tot (%) 11 10 9 10 20 30 40 50 60 r c r c (w max ) = 13 r c (η ciclo,max ) =29 r c (η tot,max ) = 24
OPTIMITZACIÓ ACOPLAMENT RECEPTOR CAVITAT OBERTA I TURBINA DE GAS Sense concentrador secundari Amb concentrador secundari η (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 T (K) η (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 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 )
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
DISENY & OPERACIÓ CICLE POTÈNCIA Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Potència neta cicle en operació a temperatura variable Temperatura caloportador solar (ºC)
DISENY & OPERACIÓ CICLE POTÈNCIA Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Rendiment net cicle en operació a temperatura variable
DISENY & OPERACIÓ CENTRAL Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Almería.. SM = 2 ; 7 h acumulació
EFECTES DISENY CAMP SOLAR Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP CF (%) 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 Diseños seleccionados SM = 4 Almeria SM = 3 SM = 2 SM = 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Almacenamiento (h)
EFECTES DISENY CAMP SOLAR Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP Diseño máxima producción eléctrica Diseño priorizando factor capacidad 140 24 (P/A) o 120 100 80 60 40 20 Almería 23 22 21 20 (P/A) ef = (P/A) o.cf (P/A) o (MW/km 2 ) (P/A) ef (MW/km 2 ) 0 0 1 2 3 4 5 19 SM
EFECTES EMPLAÇAMENT Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP SM = 3 ; Almacenamiento = 15 h Almería Asturias
EFECTES EMPLAÇAMENT Estudis Renovables 2050 & Renovables 100% de GP 60 SM = 3 ; Almacenamiento = 15 h 50 % 40 30 20 CF η sf η tot 10 0 Almería Toledo Valladolid Barcelona Asturias
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
MIX COBERTURA 100% DEMANDA TOTAL Estudi Renovables 100% Greenpeace SM = 18.9
Oportunitats. accelerar camí corba aprenentatge sistemes basats en renovables Reptes: optimització recursos & inversió maximització rendibilitat INTEGRACIÓ I HIBRIDACIÓ??
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%
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
PER A MÉS INFORMACIÓ... E-mail: infoaiguasol@aiguasol.com http://www.aiguasol.com @ Adreça postal: AIGUASOL ENGINYERIA C/ Palau, 4, 2n 2a E-08002 BARCELONA Spain Tel: + 34 93 342 47 55 Fax: + 34 93 342 47 56