7. mª piedad martinez presentacion socoin(ts-biomasas)
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7. Mª Piedad Martinez Presentacion Socoin(Ts-biomasas). Presentación Solar con biomasaTRANSCRIPT
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Energía solar termoeléctrica y biomasa: hibridación y apoyo con gas natural
Enero 2010
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1. Solar termoeléctrica: Tecnologías de alta temperatura
Hibridación con gas natural
Configuraciones de hibridación: caldera de gas; ciclo
combinado; otros: turbina de gas, motor stirling
Legislación en España
2. Generación eléctrica con biomasaHibridación con gas natural
Configuraciones de hibridación: caldera; ciclo combinado,
cogeneración
Legislación en España
3. Conclusiones
INDICE
SOLAR TERMOELECTRICA. TECNOLOGIAS DE ALTA TEMPERATURA
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Colectores cilindro parabólicos. CCP Torre central
• Espejos (heliostatos) captan la radiación solar y la
dirigen hacia el receptor situado en lo alto de una
torre, en el que se transforma en energía térmica
mediante un fluido de trabajo
• Precomercial
• Eficiencia neta anual: 12-16%
• CCP concentran la radiación en un tubo
receptor por donde circula aceite térmico,
que se calienta hasta unos 400 ºC
• Operación comercial
• Eficiencia neta anual: 10-15%
• Opción mayoritaria de plantas actualmente
en Operación/Proyecto
SOLAR TERMOELECTRICA. TECNOLOGIAS DE ALTA TEMPERATURA
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Concentrador lineal Fresnel
• Varias filas de espejos realizan el seguimiento del
sol en un eje y concentran la radiación solar sobre
un tubo receptor ubicado en la parte alta del
concentrador
• Prototipos/Demostración
• Eficiencia neta anual: 7-9%
Disco Stirling
• Reflejan y concentran la radiación en un receptor
que actúa como foco caliente de un motor Stirling,
el cual acopla un generador para la producción de
electricidad
• Prototipos/Demostración
• Eficiencia neta anual 20-22%
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON GAS NATURAL
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Hibridación:Utilización combinada de energía solar y un combustible fósil o renovable
Ventajas de la hibridación para instalación solarAdaptar generación a demanda de electricidad
Estabilidad de la producción en los transitorios
Mayor gestionabilidad
Mayor utilización de los equipos de generación eléctrica
Mayor rendimiento del ciclo de Rankine
Apoyo en arranques
CURVAS DEMANDA ELECTRICA/RADIACION SOLAR
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Demanda de electricidad en Españay Radiación Solar Normal Directa (Datos de Badajoz)
Posible hibridación paracompensar los transitorios
Posible hibridaciónpara ajustarse a la demanda
Posible hibridaciónpara ajustarse a la demanda
DNI
Electricidad
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CALDERA DE GAS
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Puede ser en paralelo con el campo solar o en serie sobrecalentando el vapor producido en
el generador solar
En serie. Plantas actualmente desarrolladas en España; Plantas SEGS
En paralelo. Plantas SEGS; Planta Shams
Esquema planta termosolar
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CALDERA DE GAS
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Criterios operación con gas plantas SEGS
Fuente: KJC Operating Company
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO. ISCC
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Incorporación del vapor solar en una etapa del ciclo de vapor del ciclo combinado
Existen distintos puntos de aporte del vapor solar. Normalmente, la mayor eficiencia se obtiene aportando
el vapor de alta presión procedente de la instalación solar a la etapa de sobrecalentamiento de la caldera de recuperación
de calor
Debido a que la energía térmica para sobrecalentar el vapor solar se obtiene de los gases de
escape de la turbina de gas, el dimensionamiento del campo solar está condicionado por el
tamaño y características del ciclo combinado
Esquema tipo de ISCC
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO. ISCC
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Ventajas
• Permite aumentar la temperatura del vapor solar a la
entrada a la turbina de vapor, aumentando el
rendimiento del ciclo en la instalación solar
• Evita arranques/paradas diarias de la turbina de
vapor de la instalación solar
• Disminuye el coste del bloque de potencia
• Normalmente la radiación solar elevada coincide con
los momentos de mayor temperatura ambiente,
compensando la menor potencia del ciclo
combinado convencional en las condiciones de
mayor temperatura ambiente.
Limitaciones
• Es necesario sobredimensionar la TV respecto a la
situación en que sólo trabaje el ciclo combinado.
Ello implica que en las horas en que no haya
radiación, la turbina de vapor trabajará a carga
parcial, disminuyendo su rendimiento
• Es necesario sobredimensionar el recalentador y
sobrecalentador de vapor de AP respecto a
situaciones en que la planta únicamente trabaje
como CC. Ello implica la necesidad de ajustar
temperaturas de vapor con atemperación
• Por su gran flexibilidad, en algunos mercados, los
ciclos combinados ajustan su producción a las
condiciones del mercado. En una ISCC, esto es
necesario compatibilizarlo con las condiciones de
radiación
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO. ISCC
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Aporte electricidad del campo solar: • 16% en punto de diseño • 4% en balance anual
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Actualmente, la mayoría de las instalaciones híbridas en fase de proyecto
son con la tecnología CCP utilizando aceite térmico como fluido de
transferencia de calor
Existen proyectos en fase de desarrollo/demostración con otras
tecnologías:
Proyecto Arquímedes. ISCC en el ciclo combinado de Priolo (Italia). Sustituye el
aceite térmico por sales fundidas. Desde el punto de vista de la hibridación al
ciclo combinado, presenta la ventaja de que el vapor solar se genera a alta
presión y temperatura y se introduce directamente en la TV
Proyecto Liddell. Hibridación con la tecnología de concentrador lineal Fresnel. La
instalación solar produce agua de alimentación a la caldera de la central térmica
Liddell (Autralia) . La integración podría aplicarse a un ciclo combinado
CONFIGURACION HIBRIDACION: CICLO COMBINADO (ISCC)SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO. ISCC
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO. ISCC
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Potencia Central de Ciclo Combinado Priolo: 2x380 MWAporte solar: 28 MW
Proyecto Arquímedes
Proyecto Liddell
SOLAR TERMOELECTRICA. HIBRIDACION CON TURBINA DE GAS
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Consiste en utilizar la energía solar concentrada para calentar el aire presurizado de
una turbina de gas antes de introducirse en la cámara de combustión.
La tecnología solar es la de torre central. Se alcanzan altas temperaturas
Hay algunos proyectos en fase de I+D: Solgate, SolHyCo, Solugas
Fuente: Solar Energy
Esquema tipo de hibridación con turbina de gas
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Actualmente en España:
Régimen especial (Ley 54/1997 del Sector Eléctrico ): Potencia de la instalación no supera los
50 MW. La hibridación de una planta termosolar con gas natural está contemplada:
No está regulada la retribución por electricidad solar en hibridación de centrales solares
con plantas que operen en régimen ordinario. Ej. Con ciclos combinados (ISCC)
Posibilidad hibridación con gas natural. Hasta 15%
LEGISLACION HIBRIDACION SOLAR/GAS NATURAL
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Hibridación: Utilización combinada de energía procedente de biomasa y gas
natural
Biomasa: Es el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal y
los materiales que proceden de su transformación natural o artificial
Configuraciones hibridación
Apoyo en caldera de biomasa con quemador de gas
Hibridación de ciclo combinado con caldera de biomasa
Otras configuraciones: Integración instalaciones cogeneración/biomasa
Además de biomasa sólida, existen otros tipos de biomasa transformada
(biogas, ‘gas pobre’ de gasificación..), que podrían ser objeto de la hibridación
con gas natural en configuraciones similares
HIBRIDACION GAS NATURAL-BIOMASABIOMASA. HIBRIDACION
HIBRIDACION GAS NATURAL-BIOMASA
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Apoyo caldera de biomasa con quemador de gas natural
Ventaja: el gas natural da estabilidad en los arranques
Prácticamente todas las instalaciones de biomasa convencional cuentan con
este apoyo
El consumo de gas es bajo e intermitente
BIOMASA. HIBRIDACION EN CALDERA
HIBRIDACION GAS NATURAL-BIOMASA
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Esta configuración puede utilizarse en generación convencional y en aplicaciones de
cogeneración
El vapor procedente de la caldera de biomasa tb puede introducirse en puntos intermedios
de la turbina de vapor
Ahorro de costes correspondientes al bloque de potencia
El vapor de la caldera de biomasa y de la caldera de recuperación se
introducen en la misma turbina de vapor
BIOMASA. HIBRIDACION CON CICLO COMBINADO
HIBRIDACION GAS NATURAL-BIOMASA
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El orujillo se seca en una instalación de cogeneración alimentada con gas natural
Una vez tratado, el orujillo seco constituye el combustible para una instalación de
generación eléctrica con biomasa
Instalación de cogeneración con gas natural + Instalación de biomasa
BIOMASA. COMBINACION DE PROCESOS
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Actualmente en España:
Régimen especial (Ley 54/1997 del Sector Eléctrico ): Potencia de la instalación no supera los 50
MW. La hibridación de las instalaciones de biomasa con gas natural está contemplada:
Está regulada la retribución por electricidad procedente de biomasa en centrales híbridas
térmicas/biomasa que operen en régimen ordinario. No regulada en el caso de otras tecnologías
(CCC)
LEGISLACION HIBRIDACION
Cogeneración Subgrupo a.1.1Gas natural mín. 65%Biomasa/biogas máx: 35%
Cogeneración Subgrupo a.1.3Gas natural máx. 10%
Biomasa Grupos b6,b7,b8Gas natural máx. 10%
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CONCLUSIONES
La hibridación con gas natural aporta importantes ventajas de operación, rendimiento y
costes a la instalación solar
Existen grandes posibilidades de hibridación de centrales termosolares con gas natural
Con calderas de gas está en operación desde las primeras instalaciones
Varias plantas ISCC entrarán en operación comercial en los próximos años, todas
con tecnología CCP. Será el momento de confirmar prestaciones
Existen otros proyectos en fases previas (prototipo/demostración): torre central
con turbina de gas, disco stirling con aporte externo de gas natural.
El apoyo de gas natural en instalaciones de biomasa es fundamental para la operatividad
de la caldera
La hibridación de instalaciones de biomasa a instalaciones de cogeneración/eléctricas
convencionales con gas natural supone ahorros en los costes de inversión
CONCLUSIONES