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Dr. Esther Rojas Sistemas Solares de Concentración, CIEMAT-PSA e-mail: esther.rojas@ciemat.es
Seminario de Gestión Ambiental
EL ALMACENAMIENTO DE LA ELECTRICIDAD Barcelona ,7 de abril de 2014
Almacenar electricidad en sales fundidas
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
CIEMAT
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Organismo Público de Investigación
I + D + i en las distintas fuentes de
energía y su impacto en el medio
ambiente
Datos*
• 1500 trabajadores
• Presupuesto: 91.7 M€
• Ingreso por actividades: 43,6 M€
www.ciemat.es (*) Referentes a 2010
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Ciemat - Centros territoriales
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Centro de Desarrollo de
Energías Renovables
Centro Internacional de
Estudios de Derecho Ambiental
Centro de Investigación
Socio-Técnica
Centro Extremeño de
Tecnologías Avanzadas
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Plataforma Solar de Almería
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• Pertenece al Gobierno de España
Instalación más completa del mundo para para el ensayo de aplicaciones de la radiación solar concentrada
• Creada como consecuencia de la primera crisis del petróleo de 1973
• Inaugurada en 1981 y fundada por varios socios: Alemania, Austria, Bélgica, Estados Unidos, Grecia, España, Italia, Suiza y Suecia
• Laboratorio de ensayo a tamaño real en el desierto de Tabernas
www.psa.es
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Energía solar térmica de concentración
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Concentrador óptico
Radiación solar directa
Radiación solar concentrada
RECEPTOR
Producción de electricidad
Calor sensible
Calor latente
Calor de reacción
Producción H2
Desaladora Proceso
industrial Turbina
Reactor
Agua potable
Calor
CENTRALES
TERMOSOLARES
Almacenamiento
térmico
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Sistemas de concentración solar para la producción del electricidad
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Discos parabólicos o Stirling
Captadores cilindro parabólicos
Sistemas de receptor central o torre
Captadores Fresnel
PROCESO
PROCESO
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Tener almacenamiento térmico implica…
• Independizar la producción energética del recurso solar
– Extender el tiempo de producción
– Transitorios
E.Termosolar==Energía GESTIONABLE
• Favorecer la producción energética en condiciones nominales – aumentar el rendimiento anual del bloque
de potencia
• Aumentar el campo solar y añadir un nuevo subsistema – Aumento de la inversion inicial de la
planta
– Aumento de la sobreproducción en verano
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Almacenamiento térmico: funcionamiento
Sistema de
almacenamiento
térmico
Bloque
de
potencia
(P, T, )
HTF
HTF
HTF
Proceso de carga
HTF
Sistema de
almacenamiento
térmico
Bloque
de
potencia
(P, T, )
HTF
HTF
Proceso de descarga
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
50MW con versus 100MW sin
Relloso y Gutierrez, 2008
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Simulacion de una planta de cilindroparábolicos de 125
MWe sin
0
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20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ambient temperature, F
Net
pla
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t, M
We
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Ambient temperature, F
Net
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tpu
t, M
We
y con almacenamiento de
9 horas
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Almacenamiento en sales fundidas
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• Sales fundidas:
– Sal solar: 60% NaNO3+ 40% KNO3
– Otras: nitritos, carbonatos, etc
• La energía se almacena en forma de calor sensible, i.e., existe un cambio de temperatura en el medio material de almacenamiento energético
• El calor sensible depende de
– el cambio de temperatura, T
– la capacidad térmica del medio, ·cp
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
¿Por qué sales fundidas?
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• Alta capacidad térmica
– sal solar (60%NaNO3+40%KNO3): ~2800 kJ/m3 ºC
– hormigón: ~2000 kJ/m3 ºC
– aceite sintético: ~ 1900 kJ/m3 ºC
– agua: ~ 4200 kJ/m3 ºC
• Baja presión de vapor
– Trabajan a presión atmosférica
– el agua ha de estar presurizada: 30bar/230ºC; 100bar/311ºC
• Medio seguro (no explosivo, no contaminante)
• Experiencia previa en Solar Two (EEUU, 105 MWh)
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Sistema de doble tanque
13 Fuente: Flagsol
Generación eléctrica + Carga del almacenamiento
aceite sintético en el campo solar 50MWe 7.5 h almacenamiento en sales fundidas
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Centrales termosolares en España con CCPs
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• Tecnología de Cilindroparabólicos :
• 50 MWe
• HTF: aceite VP1 (293º-393ºC)
• Almacenamiento indirecto: 7.5 h, sales
fundidas en 2 tanques
Extresol 1, 2 y 3
Complejo Andasol
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Torre con receptor de sales
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GEMASOLAR • Fuentes de Andalucía (Sevilla) • Torresol Energy • 20 MWe • Tecnología de Torre (140m) :
• Campo circular (2600), 120 m2/helióstato • HTF: sales fundidas (290º-565ºC) • Almacenamiento directo: 15 h, 2 tanques
http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/inicio/es
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Centrales termosolares en España (II)
16 http://www.protermosolar.com/
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Termosolar en el resto del mundo
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Crescent Dunes Solar Energy Project •Nevada (EEUU) •Solar Reserve's Tonopah Solar Energy, LLC •110 MWe •Tecnología de Torre (165 m) : Campo circular (17.170) , 62 m2/helióstato •HTF: sales fundidas (287º-565ºC) •Almacenamiento directo: 10 h, 2 tanques
http://www.nrel.gov/csp/solarpaces/by_country.cfm
Solana Generating Station •Arizona (EEUU) •Abengoa Solar •250 MWe •Tecnología de cilindroparabólicos: 808 lazos, 2.200.000 m2
•HTF: aceite VP1 (290º-380ºC) •Almacenamiento indirecto: 6 h, sales fundidas 2 tanques
http://www.abengoasolar.com/ http://www.solarreserve.com/what-we-do/csp-projects/crescent-dunes/
Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
Conclusions
La producción de energía eléctrica con tecnologia solar de concentración es totalmente gestionable gracias a sistemas de almacenamiento en sales fundidas
Los sistemas de doble tanque con sales fundidas son comerciales en la actualidad
A fecha de hoy, las empresas españolas son líderes mundiales en el diseño, construcción, operación y mantenimiento de este tipo de sistemas.
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Almacenar electricidad en las sales fundidas Barcelona, Abril de 2014
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