Centrales Solares Térmicas de Alta Temperatura

Nodos de los diagramas

• Centrales Solares Térmicas de Alta Temperatura

• Recepción Central

• Solar One, Solar Two

• Almería

• Plantas de 10 MW, instalada en California

• 1 MW, instalada en España

• Utiliza sales como fluido térmico

• almacenamiento térmico en pellets

• Chimenea Solar

• Construcción que trata de aprovechar la energía solar mediante la convección de aire.

• Desarrolada por por Günter en 1931.

• Una sola chimenea con una superficie de colector de 7000 metros de diámetro, 

• construida y explotada en una zona con una radiación anual de 2.300 kWh/m2,

• Puede producir entre 700 y 800 GWh al año.

• En ellos, la radiación del sol calienta el aire que se encuentra debajo de una gran cubierta de cristal abierta en su contorno.

• conjuntos básicos de opciones tecnológicas disponibles

• Sistemas de sales fundidas en receptor y almacenamiento,

• Sistemas de agua-vapor en receptor

• Sistemas de receptor volumétrico de aire abierto

• Ciclo Rankine (turbina de vapor).

• Desarrollados principalmente en Estados Unidos.

• Ciclo Rankine (turbina de vapor).

• Desarrollados en Estados Unidos y Europa.

• Ciclo Rankine (turbina de vapor).

• Desarrollados principalmente por industrias suizas y alemanas.

• Discos Parabólicos

• Los inicios de la tecnología de Disco Parabólico se remontan a 1800 cuando varias compañías demostraron el potencial de los sistemas basados en el ciclo Rankine de vapor y el ciclo Stirling.

• Los discos parabólicos han evolucionado tanto en Estados Unidos como en Europa hacia la construcción de unidades autónomas conectadas a motores Stirling situados en el foco, con potencias de 7-25 kW.

•  Disco-Stirling

• Disco Parabólico Vanguard

• Disco Parabólico McDonnell Douglas Aerospace

• Disco Parabólico SunCatcher A

• Disco EURODISH

• DISTAL II

• Componentes

• Componentes de un sistema de receptor central

• El sistema colector o campo de helióstatos

• La torre

• El receptor

• Su función es captar la radiación solar y redirigirla hacia el receptor, es, junto con el receptor,

• Un helióstato está compuesto básicamente por una superficie reflectante, una estructura soporte, mecanismos de movimiento y un sistema de control.

• La torre tiene la función de servir de soporte al receptor, que normalmente debe situarse a una cierta altura sobre el nivel del campo de helióstatos para reducir las sombras y bloqueos entre éstos, y a diversos elementos auxiliares (blancos lambertianos, sistemas de medida, etc.)

• El dispositivo donde se produce la conversión de la radiación solar concentrada en energía térmica

• Desde el punto de vista de la geometría del receptor podemos distinguir entre receptores de cavidad y externos. A su vez, éstos últimos pueden clasificarse en planos, cilíndricos y semicilíndricos.

• Tipos de receptores: DAR, RAS TSA y REFOS

• Disco parabólico 

• La tecnología de Disco Parabólico consiste en un módulo relativamente pequeño que transforma la energía solar en energía eléctrica.

• Se trata de un concentrador de espejos, que concentra los rayos del sol en un punto que alcanza una alta temperatura

• La forma de la superficie reflexiva en un sistema de este tipo es la de un paraboloide de revolución

• Concentrador

• Existen distintos tipos de concentradores, sus diámetros de apertura oscilan entre los 7 m de los sistemas más antiguos y los 17 m

• Estructura y sistema de seguimiento

• Seguimiento en acimut-elevación

• Seguimiento polar

• Sistema generador

• El sistema generador está constituido por un ciclo termodinámico de potencia o máquina térmica y el generador propiamente dicho, que transforma la energía mecánica en electricidad.

• El desarrollo de los sistemas de discos parabólicos ha estado muy ligado a los motores Stirling.

• Seguimiento en acimut-elevación, en el que el movimiento se realiza según dos ejes, vertical y horizontal.  Seguimiento polar, en el que el movimiento en un eje es muy lento, pues sólo debe seguir las variaciones estacionales del sol, y el movimiento en el otro eje es a velocidad constante.

• Balance Energético

• P érdidas en la captación

• Las pérdidas que se producen en la captación pueden englobarse en dos grupos: pérdidas por reflectividad y pérdidas geométricas.

• Pérdidas por reflectividad

• Pérdidas geométricas

• Pérdidas originadas por la reducción del área

• Pérdidas por sombras

• Pérdidas por bloqueos

• Las pérdidas geométricas son función exclusivamente de la geometría del campo solar.

• Pérdidas originadas por la reducción del área

• P érdidas en la transmisión a través de la atmósfera

• La radiación solar reflejada por el helióstato sufre una atenuación, debida a procesos de absorción y dispersión, en su camino entre la superficie reflexiva y el receptor.

• Esta atenuación, que depende de las condiciones atmosféricas al nivel de la superficie, será mayor cuanto mayor sea la distancia que recorre la radiación reflejada.

• P érdidas en la captación de la radiación solar concentrada por el receptor

• Como consecuencia de las imperfecciones de las superficies reflexivas, errores de apunte de los helióstatos, agrupamiento de la longitud focal de las facetas por motivos de fabricación, etc

• Una parte de la radiación reflejada por el campo de helióstatos que llega a las inmediaciones del receptor no alcanza su superficie absorbedora. Este hecho se cuantifica mediante el llamado factor de desbordamiento o spillage.

• P érdidas en la conversión fototérmica

• La conversión de la energía radiante en energía térmica tiene lugar en el receptor, donde se producen una serie de pérdidas:

• Pérdidas por radiación

• Pérdidas por convección

• Pérdidas por conducción

• Las pérdidas por radiación pueden desglosarse en pérdidas por reflexión, que dependen de la absortividad de la superficie absorbedora

• Natural o forzada (causada por el viento), desde la superficie absorbedora al aire de los alrededores.

• Desde el absorbedor a los elementos estructurales y auxiliares en contacto con el receptor.

• P érdidas en la parte convencional

• Estas pérdidas engloban las producidas en generadores de vapor (de existir), intercambiadores de calor, turbina, alternador, etc.

• Cada uno de los procesos descritos lleva por tanto un idóneo rendimiento, definido normalmente como relación entre potencia (o energía) de salida y potencia (o energía) aportada al proceso.