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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
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Introducción
Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador
Tecnología cilindroparabólica
Tecnología de torre
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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
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Distribución de la radiación normal directa
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Introducción
Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador
Tecnología cilindroparabólica
Tecnología de torre
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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.
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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.
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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
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Introducción
Tecnología termosolar: gestionabilidad como elemento diferenciador
Tecnología cilindroparabólica
Tecnología de torre
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Esquema general de planta cilindroparabólica
Tecnología cilindroparabólica
Bloque de Potencia
Campo Solar
Solana, la mayor planta cilindroparabólica con almacenamiento del mundo (Arizona, EE. UU.)
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Esquema de una planta cilindroparabólica convencional:
Tecnología cilindroparabólica
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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bloque de potencia
Tanques de almacenamiento
Torres de refrigeración
Planta de tratamiento de agua
Nave de turbina
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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
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Introducción
STE: gestionabilidad como elemento diferenciador
Tecnología cilindroparabólica
Tecnología de torre
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Esquemas de plantas torres:
Evaporator
Torre de sales fundidas
Torre de vapor sobrecalentado
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Esquema general de planta cilindroparabólica
Bloque de Potencia
Campo Solar
PS10, la primera torre en operación comercial del mundo.
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Partes y elementos principales de las plantas de torre
Campo solar Receptor
Sistema de almacenamiento Bloque de potencia
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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
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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.
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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.
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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
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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
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ABENGOA SOLAR
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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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2015. All rights reserved
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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