tecnología cilidroparabólica vs tecnología de torre

Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2015. All rights reserved

Innovative Technology Solutions for Sustainability

ABENGOA

SOLAR

Innovative Technology Solutions for Sustainability

Energía termosolar: I. Tecnología cilindroparabólica II. Tecnología de torre


Introducción

Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador

Tecnología cilindroparabólica

Tecnología de torre


Introducción a la radiación solar

La radiación procedente del sol atraviesa la atmósfera dando lugar a:

Radiación normal directa (DNI por sus siglas en inglés): llega a la Tierra de forma directa. Tiene una trayectoria bien definida y, por tener carácter vectorial, puede ser concentrada.

Radiación horizontal difusa (DHI por sus siglas en inglés): radiación cuya dirección ha sido modificada. No tiene una trayectoria definida y por tanto no puede ser concentrada.

Radiación horizontal global (GHI por sus siglas en inglés): es la cantidad total de radiación recibida sobre una superficie horizontal en la tierra.

Direct

Diffuse

Global = Diffuse + DirectDirect Direct

on horizontal plane

on normal plane

Direct

Diffuse

Global = Diffuse + DirectDirect Direct

on horizontal plane

on normal plane


Distribución de la radiación normal directa


Introducción





La gestionabilidad diferencia a la termosolar frente al resto de renovables

Predicción de producción

Previsibilidad media

Previsibilidad media

Baja previsibilidad Alta previsibilidad

Gestionabilidad Alto nivel de almacenamiento y de hibridación

Ninguna Ninguna Alta

Seguridad en el suministro

Alta Alta Alta

Dependencia del precio de la biomasa y de la cadena de suministro

Integración con tecnología convencional

Integración en ciclos combinados (ISCC)

Suplemento para gas y carbón

Ninguna Ninguna

Integración en ciclos combinados (ISCC)

Suplemento para gas y carbón

STE Fotovoltaica Eólica Biomas

Para las compañías eléctricas, la biomasa y la STE son las únicas fuentes de energía renovable gestionables.

=

+

+

+

=

-

+

-

-

-

+

-

+

+

-

+

+


Existen cuatro tecnologías termosolares principales: • Cilindroparabólica y torre son las tecnologías comerciales para la generación de electricidad a gran escala

• Las tecnologías Fresnel y disco Stirling ofrecen potencial para otras aplicaciones

+

Cilindroparabólica Torre Fresnel Disco Stirling

Los colectores cilindroparabólicos concentran la radiación en un tubo receptor por donde circula un fluido caloportador (HTF).

Madurez

Los heliostatos siguen al sol reflejando la radiación en la parte superior de la torre, donde se calienta un fluido caloportador.

Los espejos concentran la radiación en un tubo receptor, por donde se bombea el fluido caloportador.

Un grupo de espejos con forma de parabóla refleja la radiación en un motor, ubicado en el punto focal.

-

Descripción

Recorrido

Aplicación

Característica principal

30 años

Generación de

electricidad a gran escala

Modular

8 años

Generación de

electricidad a gran escala

Altas temperaturas

3 años

Calor (principalmente)

Bajo coste

Probadas comercialmente para la generación de electricidad a escala comercial

Validación

Energía distribuida

Alto poder de conversión

Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2015. All rights reserved 8

Introducción





Esquema general de planta cilindroparabólica


Bloque de Potencia

Campo Solar

Solana, la mayor planta cilindroparabólica con almacenamiento del mundo (Arizona, EE. UU.)


Esquema de una planta cilindroparabólica convencional:


Evaporator

Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2015. All rights reserved Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2012. All rights reserved

Partes y elementos principales de las plantas cilindroparabólicas

Campo solar Colector

Sistema de almacenamiento Bloque de potencia


Campo solar

Conjunto de colectores cilindroparabólicos cuya función es captar la energía solar y transportarla al bloque de potencia, donde la energía térmica se utiliza para generar vapor.


Colector cilindroparabólico

Los elementos principales de un colector cilindroparabólico (CCP) son:

Cimentación y estructura portante

Superficie reflectiva

Tubos absorbedores

Sistema de seguimiento

Mecanismo hidráulico

Instrumentación y control

Concentra la radiación solar en un punto o línea donde se sitúa el receptor, el cual transfiere su energía a un fluido caloportador. Organizados en filas y orientados en dirección norte – sur, los colectores siguen al sol en un eje.


Colector cilindroparabólico

Los colectores completos están formados por asociación de módulos (10 ó 12 módulos).

Un módulo colector está constituido por una matriz de 28 espejos (4 filas y 7 columnas).

Los colectores CCP se agrupan en lazos para mantener un salto térmico constante en la planta, cada lazo está formado por 4 colectores.


CCP: superficie reflectiva

Conjunto de espejos de tecnología vidrio-metal fabricados con forma parabólica.

La reflectividad de estos espejos es superior al 92 % para las longitudes de onda que componen la mayoría del espectro de radiación solar.


CCP: tubos absorbedores

El tubo absorbedor es uno de los elementos fundamentales de todo CCP. Se compone de los siguientes elementos:

Tubo absorbedor: tubo de acero inoxidable con recubrimiento selectivo por el que circula el aceite transmisor de calor.

Tubo de vidrio: con recubrimiento antirreflexivo para una mayor transmisión solar. El vacío entre el absorbedor y el tubo de cristal suprime la propagación de calor.

Dilatador (fuelle): absorbe dilataciones térmicas.

Getter: mantiene el vacío.


Bloque de potencia

Tanques de almacenamiento

Torres de refrigeración

Planta de tratamiento de agua

Nave de turbina


Ejemplos de plantas cilindroparabólicas

Solana • Arizona, EE. UU. • 280 MW • 6 h almacenamiento en sales fundidas • Tecnología cilindorparabólica • En operación desde 2013

Plataforma Solar Extremadura • Extremadura, España • 4 plantas de 50 MW • Tecnología cilindorparabólica • Solaben 2 y Solaben 3: en operación desde 2012 • Solaben 1 y Solaben 6: en operación desde 2013

KaXu Solar One • Northern Cape, Sudáfrica • 100 MW • 2,5 h almacenamiento en sales fundidas • Tecnología cilindorparabólica • En operación desde 2015


Introducción

STE: gestionabilidad como elemento diferenciador




Esquemas de plantas torres:

Evaporator

Torre de sales fundidas

Torre de vapor sobrecalentado


Esquema general de planta cilindroparabólica

Bloque de Potencia

Campo Solar

PS10, la primera torre en operación comercial del mundo.

Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2015. All rights reserved Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2012. All rights reserved

Partes y elementos principales de las plantas de torre

Campo solar Receptor

Sistema de almacenamiento Bloque de potencia


27

Heliostato: “Un espejo montado en una estructura de dos ejes que se mueve según las agujas del reloj, gracias al cual la radiación solar se refleja de forma permanente en un punto.”

Campo solar- Heliostatos

Componentes de un heliostato Espejo

Estructura

Sistema de seguimiento

Sistema de control


Receptor solar

Sistema receptor Punto en la parte alta de la torre donde se concentra la energía solar. En este punto se puede generar vapor directamente o calentar un fluido caloportador para generar el vapor. Existen dos tipos de receptor: cavidad y exterior.


Sistema de almacenamiento

Tanques de almacenamiento de vapor en Khi Solar One (Northern Cape, Sudáfrica). Permiten producir 50 MW durante 2 horas.

Tanques de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas en Solana (Arizona, EE. UU.). Permiten producir 280 MW durante 6 horas.

Diferentes sistemas de almacenamiento Existen dos tecnologías de almacenamiento que normalmente se suelen incorporan en las plantas termosolares de torre. Por un lado, se utilizan tanques de almacenamiento de vapor. Para plantas con necesidades de almacenamiento superior a 3 horas, se instalan tanques de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas.


Bloque de potencia

Nave de turbina

Tanques de almacenamiento

Torre de refrigeración

Planta de tratamiento de agua

PS20, la segunda planta comercial del mundo, entró en operación en 2009


PS10 1

• 11 MW • Almacenamiento • Tecnología del receptor: vapor

saturado • En operación desde junio de 2007 • 624 heliostatos, de 120m2 cada uno • 6.700 tCO2 evitadas al año

PS20 • 20 MW • Almacenamiento • Tecnología del receptor: vapor

saturado • En operación desde mayo de 2009 • 1.255 heliostatos, de 120m2 cada uno • 12.100 tCO2 evitadas cada año

PS10 y PS20 son las primeras torres en operación comercial del mundo

2

ABENGOA SOLAR


Torre con generación directa de vapor que maximiza la eficiencia de esta tecnología con un receptor de vapor sobrecalentado.

Características:

50 MW

Almacenamiento de vapor

Recalentador + 2 sistemas de evaporación

Refrigeración natural

Torre de 200 m de altura

Campo solar de 4120 heliostatos

19 tanques de almacenamiento de vapor

Cero efluentes de plantas de descarga

Línea T- Interconexión 132 kV Oasis

Khi Solar One: torre de vapor sobrecalentado



Localizada en la comuna de María Elena, en el desierto de Atacama

110 MW de potencia instalada

Sistema de almacenamiento térmico con capacidad de producción de 17,5 horas

Capacidad para producir de forma continua las 24 horas del día

Evita la emisión de 643.000 toneladas de CO2 al año

Comienzo de la construcción en 2014

Operación comercial prevista para 2017

Atacama 1 cuenta con una planta de torre de sales fundidas