planta solar termoeléctrica arenales arenales csp plant

www.futurenergyweb.es | FuturEnergy | Octubre | October 2013

Planta solar termoeléctrica Arenales

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49,9 MW y almacenamiento térmicoen una central de última generación

La división industrial del Grupo OHL ejecuta en su fase final de construcción la planta termosolar de Arenales, estando en estos momentos en posesión del acta de puesta en marcha definitiva de la instalación. La planta hace uso de la tecnología de colectores cilindro-parabólicos y tiene una potencia de 49,9 MW esperándose la culminación de los trabajos y su puesta en funcionamiento para finales de este mismo año.

Con una producción de 148.000 GWh/año (entre la mayores de su ca-tegoría) será capaz de suministrar electricidad limpia a aproximada-mente 42.000 hogares. Además, se estima que se evitarán en torno a 113.000 t/año de CO2 proveniente de combustibles fósiles. La planta termosolar de Arenales ha sido construida en el municipio de Morón de la Frontera (Sevilla). Cuenta con un campo solar con una superficie total de espejos de 510.120 m2 y un sistema de almacenamiento tér-mico que incrementa el número anual de horas de funcionamiento a plena carga hasta las 3.000 h aproximadamente, permitiendo la gestionabilidad de la energía vertida a la red eléctrica.

En la construcción de la planta de Arenales han participado algunas de las principales empresas que trabajan en este campo. Flagsol ha contribuido al proyecto como contratista EPC de los sistemas de aceite térmico y almacenamiento térmico, realizando las tareas de ingeniería básica y detalle, gestionando el acopio de equipos y ma-teriales y proporcionando servicios de consultoría, tanto durante la construcción como durante la fase de puesta en marcha. Por su parte, IDOM desarrolló la ingeniería básica y de detalle com-pleta del ciclo agua-vapor así como del BoP de la planta. IDOM llevó a cabo, además, la ingeniería civil y eléctrica de los sistema de aceite térmico y de almacenamiento térmico mediante sales fundidas. Por último IDOM realizó la integración de toda la ingeniería exceptuan-do la parte de control, que fue integrada por Flagsol.

49.9 MW and thermal storage in a new generation plant

The OHL group’s industrial division is in its final phase of executing the construction of the Arenales CSP plant, and is currently in possession of the installation’s definitive start certificate. The plant uses parabolic trough collector technology, has 49.9 MW of capacity, and is just waiting for the final jobs to be completed before coming on line by the end of this year.

With a production of 148,000 GWh/yr (among the biggest in its category), it will be able to supply clean electricity to around 42,000 homes. Furthermore it will save an estimated 113,000 t/yr of fossil-based carbon emissions. The Arenales CSP plant has been built in the municipality of Morón de la Frontera, Seville. It has a solar park with a total mirror area of 510,120 m2. It has a thermal storage system which increases the annual number of full load operating hours up to around 3,000, allowing the energy discharged onto the grid to be managed.

Some of the biggest companies working in this field have taken part in the construction of the Arenales plant. Flagsol has contributed to the project as the EPC contractor for the HTF systems and thermal storage , carrying out the basic and detail engineering, managing the handling of equipment and materials and providing consultancy services, both during construction and during the start-up phase. IDOM, for its part, developed all the basic and detail engineering for the water-steam cycle as well as the plant’s BoP. IDOM was also responsible for the HTF system’s electrical and civil engineering and that of the thermal storage using molten salt. Finally, IDOM executed the integration of all the engineering except for the control, which was integrated by Flagsol.

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DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PLANTA

El fin último de la planta termosolar de Arenales es transformar la energía primaria solar en energía eléctrica mediante un campo solar de 510.120 m2 de colectores cilindro-parabólicos, un sistema de almacenamiento de energía térmica de 7 horas de capacidad a partir de sales fundidas y un ciclo a vapor de 49,9 MW de potencia nominal.

En la planta de Arenales, los colectores cilindro-parabólicos, me-diante un sensor óptico de alta precisión, siguen al sol de este a oeste, recogiendo así el máximo de radiación solar. En su línea focal poseen tubos absorbedores, por los que circula el fluido de transfe-rencia de calor.

Durante las horas de sol, los colectores concentran la radiación so-bre los tubos absorbedores y calientan este fluido hasta una tem-peratura de 393 °C. La energía contenida en este fluido térmico puede ser bombeada directamente al generador de vapor o puede ser bombeada al sistema de almacenamiento térmico, donde se al-macena para su uso posterior.

En el modo de operación directa, el fluido térmico pasa desde el campo solar al sistema de generación de vapor, donde se produce vapor a 377 °C y 106 bar, haciendo pasar el fluido térmico por tres intercambiadores de calor conectados en serie (pre-calentador, eva-porador y sobre-calentador). El fluido sale enfriado del pre-calenta-dor y es enviado al campo solar para ser calentado de nuevo.

El vapor producido se expande en una turbina de vapor que acciona el correspondiente generador. A la salida de la turbina el vapor es condensado en un condensador mediante intercambio con agua de refrigeración. Esta agua de refrigeración caliente es enfriada en las torres de refrigeración por evaporación de tiro forzado.

Durante las horas de alta radiación solar, y gracias al sobredimen-sionamiento del campo solar, se puede generar electricidad y cargar el sistema de almacenamiento térmico de forma simultánea. Para este fin se traspasa parcialmente el calor del fluido del campo solar al medio de almacenamiento térmico, sales fundidas, que recogen el calor a través de intercambiadores, circulando las sales desde el depósito frío al depósito caliente, donde se acumula este calor.

Con este almacenamiento, la planta puede producir electricidad so-lar sin interrupción durante día y noche, atender la demanda eléc-trica de cada momento y asegurar siempre la capacidad de poten-cia. Al avanzar el día y bajar la intensidad de la radiación solar por la tarde, se deja de desviar calor al sistema de almacenamiento para

GENERAL PLANT DESCRIPTION

The ultimate purpose of the Arenales CSP plant is to transform raw solar energy into electricity using a 510,120 m2 solar farm of parabolic trough collectors, a thermal energy storage system with 7 hours of capacity that uses molten salts and a steam cycle with 49.9 MW of nominal capacity.

At the Arenales plant, the parabolic trough collectors use a high precision optic sensor to track the sun from east to west, enabling them to collect the maximum amount of solar radiation. At their focal point they have absorber tubes around which the heat transfer fluid circulates.

During the hours of sunlight, the collectors concentrate radiation on the absorber tubes and heat this fluid up to a temperature of 393 °C. The energy contained in this transfer fluid can be pumped directly to the steam generator or to a thermal storage system, where it is kept for later use.

In the direct operating mode, the transfer fluid goes from the solar field to the steam generating system, where it produces steam at 377 °C and 106 bar, making the transfer fluid go through three heat exchangers connected in series (pre-heater, evaporator and super-heater). The fluid comes out cooler from the pre-heater and is sent to the solar farm to be heated up again.

The resulting steam expands in a steam turbine which works the corresponding generator. At the steam turbine outlet it is condensed in a condenser by means of an exchange with cooler water. This heated up cooler water is cooled down in the cooling towers using forced draught evaporation.

During high solar radiation hours, and thanks to the large size of the solar farm, electricity can be generated and the thermal storage system loaded at the same time. For this purpose, the heat from the fluid is partially transferred from the solar field to the thermal storage medium, the molten salts, which collect the heat using exchangers, circulating the salts from the cold deposit to the hot one, where this heat accumulates. This storage means that the plant can produce solar electricity without interruption, day and night, satisfy electricity demand at all times, and permanently ensure power capacity. As the day goes on and the sun’s radiation intensity drops towards evening, heat is no longer diverted to the storage system but all applied to producing electricity. After sunset, the solar field operation stops and discharge begins from the storage system: heat is recovered from the deposit of hot salts by means of the transfer fluid, so as to keep up electricity production during the night.

The 943 MWht capacity thermal storage system increases the annual number of full load working hours to around 3,000 hours. Increased operating hours are the key to reducing production costs, since it means the generating plant has greater performance and there is greater productivity on the part of operating and maintenance staff.

aplicarlo todo en producir electricidad. Después de la puesta de sol, la operación del campo solar se detiene y empieza la descarga del sistema de almacenamiento: se recupera el calor del depósito de sales calientes por medio del aceite térmico para mantener la pro-ducción de electricidad durante la noche.

El sistema de almacenamiento térmico, de 943 MWht de capa-cidad, incrementa el número anual de horas en funcionamiento a plena carga a 3.000 h aproximadamente. El incremento de ho-ras de funcionamiento es la clave para la reducción de costes de producción, al permitir un mejor rendimiento de la central de ge-neración y una mayor productividad del personal de operación y mantenimiento.

Campo solar

El campo solar se basa en la tecnología de espejos cilíndrico-para-bólicos. Dado que la planta dispone de sistema de almacenamiento térmico en sales fundidas, el campo solar se ha dimensionado para captar los 49,9 MW necesarios para el turbo grupo, más la capaci-dad en paralelo del sistema de almacenamiento. Así, el campo solar está constituido de 156 lazos de 600 metros de longitud con una superficie efectiva de captación solar de 510.120 m2.

El campo solar se subdivide en cuatro subcampos. Cada entrada de subcampo tiene una válvula motorizada, (motor operated valve - MOV). Estas válvulas MOV son moduladas y se pueden utilizar para la corrección del balance de flujo entre los 4 subcampos (en el caso de desequilibrio por estar fuera de servicio uno o más lazos).

Las estructuras parabólicas que soportan los espejos están monta-das sobre pilones metálicos que a su vez descansan sobre pilotes estructurales de hormigón.

El movimiento de las parábolas se controla por un sistema de con-troles locales montados en cada colector y un procesador central ubicado en la sala de control central. Dos estaciónes meteoroló-gicas facilitan datos de radiación solar y viento necesarios para el control de la planta y protección del campo solar.

Los tubos absorbedores son el componente clave del colector, ya que convierten la radiación concentrada por los reflectores en calor de hasta 393 °C.

Sistema de fluido térmico

El fluido térmico es una mezcla eutéctica de aceites minerales. Se solidifica a los 12 °C, es inflamable y tóxico, así que se necesitan di-ferentes medidas especiales en el diseño y la operación de la planta para reducir los riesgos de congelación, incendio y contaminación.

Solar farm

The solar farm uses parabolic trough mirror technology. Given that the plant has a molten salt thermal storage system, the solar farm was made big enough to collect the 49.9 MW needed by the turbo generator, plus parallel capacity for the storage system. So the solar farm was built with 156 loops 600 metres long, with an effective solar collection surface of 510,120 m2.

The solar farm is subdivided into four subfields. Each subfield entrance has a motor operated valve, a MOV. These MOVs are modulated and can be used to correct the flow balance around the 4 subfields (should there be an imbalance because of one or more loops being out of service).

The parabolic structures supporting the mirrors are mounted on metal piles which in turn rest on structural concrete piles.

The movement of the dishes is governed by a system of local controls mounted on each collector and by a central processor located in the central command room. Two weather stations give solar radiation and wind data, necessary to manage the plant and protect the solar farm.

The absorber tubes are the collector’s key component, since they turn the radiation concentrated by the reflectors into heat at almost 393 °C.

Heat transfer fluid system

Transfer fluid is a eutectic mixture of mineral oils. It becomes solid at 12 °C, is flammable and toxic, so several special measures are needed when designing and operating the plant in order to reduce the risks of freezing, fire or contamination.

The transfer fluid system is a closed loop, the principal elements of which are:

• Principal transfer fluid pumps.• Anti-freezing pumps.• Expansion and overflow system.• Ullage, or headspace, system.• Fluid filling system.• Auxiliary heating system.• Tubing & valve systems.

They are all insulated so as to minimise thermal losses.

The heat transfer fluid is put into circulation by the main pumping unit. In design condition, the HTF temperature

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Anclaje químico, la nueva propuestade Imeca Soluciones y Servicios

Imeca Soluciones y Servicios, especialista en el diseño y fabrica-ción de elementos de anclaje, pernos químicos y tornillería de aplicación en la industria energética, especialmente en el sector renovable (eólica, termosolar, fotovoltaica, etc..), ha introducido una nueva línea de productos a su gama, el anclaje químico.

Las ventajas del anclaje químico son:

• Es muy versátil, se adapta a diferentes tipos de terreno y a ele-mentos metálicos de diversos diámetros.

• Tiene valores de carga mucho mayores.• No provoca tensiones en el material del terreno.• Permite menores distancias entre los pernos de anclaje.• Permite menor distancia hasta el borde.• Tienen un mejor comportamiento en terrenos con materiales

de baja compresión.• Mejor resistencia de la carga dinámica• Mejor alineación frente a anclajes embebidos

Imeca ofrece dos opciones dependiendo de las necesidades del cliente: ICA500 V para alta resistencia, ICA 1000 EP para muy alta resistencia. La introducción de esta novedosa solución, amplia-mente demandada por sus clientes, coincide con la apertura de nuevas instalaciones en el municipio de Alovera, Guadalajara. Las nuevas dependencias permitirán una mayor eficiencia tanto en la distribución, disponen de una superficie de más de 1.000 m2, como en la fabricación y montaje, pues cuenta con una ba-tería de maquinaria que permite acelerar todos los procesos de producción. Disponen, asimismo, de un laboratorio en el que realizar las pruebas necesarias para garantizar la calidad apro-piada en todos los productos que Imeca ofrece a sus clientes.

Chemical fixings, the new proposal fromImeca Soluciones y Servicios

Imeca Soluciones y Servicios, specialists in the design and manufacture of fasteners, anchor bolts, plates, nuts and washers, for energy industry applications, particularly the renewable sector (wind, CSP, PV, etc.) has brought out a new line of products to its range, chemical anchoring.

The advantages of chemical anchoring are:

• Versatile for different substrate material and metallic elements diameter

• Higher load values• No stresses on subtrate material:

• Smaller spacing between anchors.• Smaller edge distances.• Better performance on low compression resistance

substrate materials• Better dynamic load resistance• Better alignment versus anchors embedded in concrete.

Imeca provides two options depending on the client’s needs: ICA500 V for high resistance, ICA 1000 EP for very high resistance. This innovative solution was much sought after by the firm’s customers and coincides with the opening of new premises in Alovera, in the Spanish province of Guadalajara. These will increase efficiency both in terms of distribution, since there is a surface area of over 1.000 m2, and in manufacture and assembly, with a set of machinery which makes it possible to accelerate all the production processes. There is also a laboratory to carry out all the tests necessary to guarantee the appropriate quality in all the products which Imeca offers its customers.

El sistema de fluido térmico es un bucle cerrado, cuyos elementos principales son:

• Bombas principales de fluido térmico.• Bombas anti-congelación.• Sistema de expansión y rebose.• Sistema de ullage.• Sistema de llenado de aceite.• Sistema de calentamiento auxiliar.• Sistemas de tuberías y válvulas.

Todos están aislados para minimizar pérdidas térmicas.

El fluido térmico se pone en circulación mediante el grupo de bom-beo principal. En condiciones de diseño, la temperatura del fluido térmico varía entre 393 °C (caliente) a la salida del campo solar y 293 °C (fría) a la salida de los intercambiadores de calor. El fluido ca-liente circula por dos cadenas de intercambiadores de calor fluido térmico-agua/vapor en paralelo, cada uno diseñado para recibir el 50% del flujo máximo del fluido térmico.

Durante períodos prolongados de tiempo nublado y frío o pe-ríodos de mantenimiento sin generación de electricidad, y con el objeto de evitar la congelación del fluido térmico dentro del lazo, este se hace circular a través de las bombas de circulación del campo solar, para la protección contra congelación. En ope-ración normal las dos bombas están en stand-by poniéndose a funcionar una de ellas en caso de parada prolongada, estando la segunda como reserva.

Durante estos periodos de inactividad, se puede calentar el aceite con el uso de las calderas de aceite térmico, tres unidades de 16 MW cada una de ellas, que garantizan que el aceite no se congele

Sales fundidas

Las mezclas eutécticas de sales de nitratos (potásico y sódico) son un medio de almacenamiento muy adecuado, ya que ofrecen unos parámetros termodinámicos favorables para este uso.

La cantidad total de sales en el sistema de almacenamiento es, aproximadamente de, 30.500 t almacenadas en dos tanques: tan-que de sales calientes y el tanque de sales frías. Las sales se sumi-nistran en estado sólido, por ello se requiere un sistema de fusión temporal de las mismas, que sea capaz de fundir casi 30.500 t de sales en un período de, aproximadamente 3 meses.

ranges from 393 °C (“hot”) as it exits the solar farm and 293 °C (“cold”) as it leaves the heat exchangers. The hot fluid goes round two HTF/steam exchanger chains in parallel, each designed to receive 50% of the maximum flow of HTF.

During extended periods of cloudy or cold weather, or maintenance periods when there is no electricity being generated, in order to prevent the HTF from freezing inside the loop, it is made to circulate by using the solar farm’s circulating pumps. Under normal operating conditions both pumps are at stand-by, with one starting up in cases of prolonged shutdown, with the second acting as a reserve.

During these periods of inactivity, the fluid can be heated by using the HTF boilers, three units, each of 16 MW, which guarantee that the fluid does not freeze.

Molten salt

The eutectic mixtures of nitrate salts (potassium and sodium) are ideal for storage purposes, since they offer favourable thermodynamic parameters for this use.

The total quantity of salts in the storage system is about 30,500 t, stored in two tanks: the hot salt tank and the cold salt tank. The salts are supplied in a solid state, so a temporary fusion system is required for them, one which can melt nearly 30,500 t of salt in a period of approximately 3 months.

The tanks are vertical, made of carbon steel with a diameter of 38.5 m and a height of 14 m. Each is designed to be big enough to contain the entire amount of molten salt. They are thermally insulated with the aim of minimising heat losses through their walls and top.

To transfer the thermal energy contained in the transfer fluid to the molten salt and store them at the highest temperature possible, six shell-and-tube heat exchangers in a row are used, forming an exchange train.

When the solar radiation allow it, and during the salt loading process, the salts exchange heat with the hot fluid coming back from the solar farm, up to 386 ºC and are stored in the hot salt tank. Inside these same exchangers, at night-time and when there is little sun, the hot salts

transfer their thermal energy to the fluid, going from 386 ºC to 292 ºC. The fluid heated by the salts is taken to the generating train to produce steam which is turned into electricity in the turbine.

Water/steam cycle

This consists of: a steam turbine, condensing system, feeder water system and circulating water system. It is a closed circuit in which the water is driven by the feeder pumps, vaporises in the generation train and this steam is

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Los tanques son verticales de acero al carbono de 38,5 m de diáme-tro y 14 m de altura. Cada uno de ellos está diseñado para contener la cantidad total de sales fundidas. Se encuentran aislados térmica-mente con el fin de minimizar las pérdidas de calor a través de las paredes y el techo de los mismos.

Para transferir la energía térmica contenida en el fluido térmico a las sales fundidas y almacenarlas a la temperatura más alta posi-ble, se emplean seis intercambiadores de calor de carcasa y tubo dispuestos en serie formando un tren de intercambio.

Cuando la radición solar lo permite y durante el proceso de carga de sales, las sales intercambian calor con el aceite caliente procedente del campo solar, hasta los 386 ºC y se almacenan en el tanque de sales calientes. En los mismos intercambiadores, las sales calientes en las horas nocturnas o de baja insolación ceden su energía térmi-ca al aceite, enfriándose desde 386 ºC a 292 ºC. El aceite calentado por las sales es conducido al tren de generación para producir vapor que en la turbina se transforma en electricidad.

Ciclo agua/vapor

Está compuesto por: turbina de vapor, sistema de condensado, sis-tema de agua de alimentación y sistema de agua de circulación. Es un circuito cerrado en el que el agua impulsada por las bombas de alimentación, se vaporiza en el tren de generación y este vapor es turbinado en la turbina de vapor, volviéndose a convertir en agua en el condensador.

El vapor se produce con la energía térmica del circuito de fluido tér-mico mediante dos trenes de cambiadores en paralelo, formando cada tren por un economizador, evaporador y sobrecalentador. El vapor sobrecalentado generado en los dos trenes de cambiadores se utiliza para alimentar la turbina de alta presión.

La turbina está compuesta por dos cuerpos, uno de alta presión y otro de baja presión. Se trata de una turbina de condensación con recalentamiento simple y extracciones. El vapor de alta presión se expande en el cuerpo de la turbina de alta. El vapor expandido en el cuerpo de alta, es recalentado y llevado a la entrada del cuerpo de baja presión.

El sistema de condensado está diseñado para condensar el vapor de escape del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor. Esta función se realiza dentro del condensador, al enfriarse el vapor por medio del agua que circula por el interior de los tubos como foco frío. Por otro lado, el sistema de condensado tiene la función de trasegar el agua almacenada en el pozo caliente del condensador hasta los precalentadores de baja presión, para ello cuenta con tres bombas de condensado del 50% de capacidad (2 + 1 en reserva).

El sistema de agua de alimentación está compuesto por dos bombas centrífugas del 100% de capacidad, una en funcionamiento y la otra en reserva. El agua de alimentación es calentada en los tres precalentado-res de baja presión, mediante el inter-cambio térmico con las extracciones de vapor de la turbina de baja hasta que llega al desgasificador. El agua de salida del desgasificador es bombea-da con las bombas de alimentación y calentada en los dos precalentadores de alta presión, mediante el inter-cambio térmico con las extracciones de la turbina de alta.

turbined in the steam turbine, becoming water again in the condenser.

Steam is produced with the thermal energy from the HTF circuit by means of two parallel exchanger trains, each train being made up of economiser, evaporator and super-heater. The superheated steam generated in the two exchanger trains is used to feed the high pressure turbine.The turbine has two separate sections, one high pressure, the other low pressure. It is a condensing turbine with single reheating and extractions. High pressure steam expands in the high pressure section. The expanded steam is reheated and taken to the low-pressure section intake.

The condensing system is designed to condense the outlet steam from the steam turbine’s low pressure section. This process occurs inside the condenser, since it cools the steam by using the water that circulates inside the tubes as a cold point. On the other hand, the condenser system performs the function of transferring the water stored in the condenser’s hot well to the low pressure pre-heaters, and for this uses three condensing pumps at 50% of their capacity (2 + 1 in reserve).

The feeder water system is made up of two centrifugal pumps at 100% of capacity, one working and the other in reserve. The feeder water is heated in three low pressure pre-heaters, by means of thermal exchange with the low-pressure turbine’s steam extractions until it reaches the gas stripper. The gas stripper’s outlet water is pumped with the feeder pumps and heated in the two high-pressure pre-heaters, by using the thermal exchange with extractions from the high-pressure turbine.

AUXILIARY SYSTEMS

Water treatment system

The plant’s annual water consumption requirement, set by the volume of water authorised by the Guadalquivir Hydrographic Confederation is 907,750 m3.

The collection strategy centres on using wells during the summer and making up remaining demand from the existing winter pool, optimising the management of surface resources. After the summer, supply is satisfied by using autumn or winter surface water, which depends on the rainy periods from the Guadaira river and the El Cuerno spring, continuously, without storage and making up the

SISTEMAS AUXILIARES

Sistema de tratamiento de agua

El consumo de agua anual demanda-do por la planta, fijado por el volumen de agua autorizado por la Confedera-ción Hidrográfica del Guadalquivir es de 907.750 m3.

La estrategia de captación se basa en usar los pozos en verano y completar la demanda restante con la balsa de invernales existente, optimizando la gestión de los recursos superficiales. Fuera de verano, el abastecimiento se resuelve mediante el uso de las aguas superficiales de carácter otoñal o in-vernal ligadas a los periodos de lluvia del rio Guadaira y el arroyo El Cuerno, en continuo, sin almacenamiento y complementando la demanda con el agua almacenada en la balsa, al ser insuficiente el agua procedente de los cauces naturales mencionados.

Pretratamiento

El agua bruta es captada y conducida hasta un tanque de acumula-ción de 4.300 m3 situado dentro de la isla de potencia, que asegura una reserva de agua de 19 horas (consumo de 224 m3/h).

El pretratamiento consiste en un proceso de ablandamiento y re-ducción de la alcalinidad del agua mediante una precipitación-decantación de los iones que generan dureza y alcalinidad al agua (calcio, magnesio, carbonato, bicarbonato, sulfato). El sistema de filtrado previsto es un equipo de filtro de arena con sistema de lim-pieza automática con agua filtrada.

El agua filtrada se acumula en un tanque de 4.300 m3, desde donde se distribuye a los distintos servicios: torres de refrigeración, agua de planta, instalación de agua potable e instalación de desminera-lización.

Instalación de agua potable

Tiene una capacidad de suministro de 1,5 m3/h. Consta de un depó-sito de agua, un equipo hidroneumático de bombeo y un sistema de cloración que mantiene el nivel de cloro en el depósito de acu-mulación.

Desmineralización

El agua para el ciclo agua-vapor y para la limpieza de espejos debe ser sometida a un proceso de desmineralización que de lugar a un agua con una conductividad inferior a 0.1 μS/cm.

El agua se toma del tanque de acumulación de agua filtrada (cau-dal 16,54 m3/h), y pasa por una etapa de micro-filtración en medio granular, que asegura la eliminación de las partículas sólidas hasta 5 Nefelométricas de turbidez (NTU). El agua filtrada se recoge en un tanque de acumulación desde donde se envía al sistema de ósmo-sis inversa de doble etapa, en esta fase se obtiene agua osmotizada que se acumulará en un depósito. Parte de la producción de agua osmotizada se utiliza para la limpieza de espejos y la otra parte para la producción de agua demi.

El último tratamiento al que se somete el agua es a una electrode-sionización, para lo cual el agua acumulada en el tanque de agua

remaining demand with water stored in the pool, since the water from the natural sources mentioned is insufficient.

Pre-treatment

Grey water is collected and taken to a 4,300 m3 storage tank located inside the power block, which guarantees a 19-hour water reserve (consumption of 224 m3/h).

Pre-treatment consists of a process of softening and reducing the alkalinity of the water by precipitating-decanting the ions which cause hardness and alkalinity (calcium, magnesium, carbonate, bicarbonate, sulphate). The filtering system is a sand filter unit with an automatic cleaning system using filtered water.

The filtered water collects in a 4,300 m3 tank, from which it is distributed to different service points: cooling towers, plant water, drinking water installation and demineralisation installation.

Drinking water facility

It has capacity to supply 1.5 m3/h. There is a water deposit, a hydro-pneumatic pumping unit and a chlorination system which keeps the level of chlorine stable in the accumulation tank.

Demineralisation

The water for the water-steam cycle and for cleaning the mirrors needs to be subjected to a demineralisation process which gives rise to water with conductivity of less than 0.1 μS/cm.

The water is taken from the filtered water collection tank (flow rate of 16.54 m3/h), and goes through a micro-filtration stage in a granular medium to make sure that solid particles of up to 5 NTU are eliminated. The filtered water is then collected in a tank from where it is sent to the double phase reverse osmosis system, after which the now osmotised water will be kept in a deposit. Part of the production of osmotised water is used to clean mirrors and the other part for the production of demi water.

The final treatment the water will go through is electro-deionisation, for which the water collected in the osmotised

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Nº 3 Septiembre | September | 2013 | 15 e Español | Inglés | Spanish | English

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL SECTOR HOTELERO (PARTE I)ENERGY EFFICIENCY IN THE HOTEL SECTOR (PART I)

EÓLICA O&M | WIND POWER O&M

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Latinoamérica y resto del Mundo | Latin America & Rest of World

10 Núm. | 10 Issues 170 e



osmotizada se bombea a los mó-dulos de electrodesionización. El agua desmineralizada que sale de este tratamiento (9,5 m3/h) se recoge en un tanque de 200 m3, desde donde se envia al ciclo de agua-vapor, para compensar pur-gas y venteos.

Tratamiento de aguas residuales

La instalación de tratamiento de aguas residuales tiene como objeto tratar todas las aguas re-siduales generadas en la planta termosolar, para acondicionarlas previamente a su vertido, de tal forma que cumplan con los pará-metros de vertido exigidos por la legislación.

Sistemas de refrigeración

El circuito cerrado de refrigeración de componentes, tiene por ob-jeto refrigerar los diferentes equipos de la planta. El agua fría cir-cula a través de los intercambiadores de calor de motores, bombas y otros equipos, refrigerando estos y aumentando su temperatura a la salida de los mismos. Esta agua caliente, se hace circular por dos intercambiadores de placas, donde se refrigera por la acción del agua de circulación.

El sistema de agua de circulación suministra agua fría al conden-sador permitiendo que condense el vapor así como a los intercam-biadores de placas refrigerando de este modo el agua del circuito cerrado de refrigeración de componentes.

El sistema de agua de circulación está compuesto por

• 3 bombas de refrigeración principal del 50% cada una que impul-san el agua fría a través del condensador.

• 3 bombas de refrigeración auxiliar del 50% cada una que impul-san el agua fría a través de los intercambiadores de placa

• 1 torre de refrigeración de tres celdas.

El agua fría impulsada por las bombas de refrigeración principales y auxiliares se calienta a su paso por el condensador y por los inter-cambiadores de placas. Esta agua caliente se hace circular a través de una torre de refrigeración, donde se enfría por la acción de un flujo de aire forzado a contracorriente.

Esta agua fría se recoge en la balsa de la torre de refrigeración des-de donde es nuevamente bombeado por las bomba principales y auxiliares. De este modo se cierra el ciclo, minimizando al máximo el consumo de agua, limitado a aporte y purga del mismo.

La torre de refrigeración está formada por tres celdas independien-tes, compuesta por válvulas de mariposa con posibilidad de regula-ción manual, zona de enfriamiento evaporativo del agua formado por el relleno y el sistema de pulverización del agua y sistema de tiro forzado.

Sistema de Gas Natural Licuado (GNL)

Durante los arranques o en las paradas prolongadas, es necesario suministrar vapor a la turbina o calentar el fluido térmico por me-dio de las calderas auxiliares y de aceite térmico respectivamente. Estas calderas utilizan como combustible gas natural, que se sumi-nistra desde una planta satélite de GNL

water tank is pumped to the electro-deionsation modules. The demineralised water that comes out of this treatment (9.5 m3/h) is collected in a 200 m3 tank, from which it is sent to the water-steam cycle, to compensate purges and venting.

Waste water treatment

The residual water treatment installation treats all waste waters generated in the CSP plant in order to condition them before they are released, in compliance with the discharge parameters required by law.

Cooling systems

The closed component cooling circuit cools the plant’s equipment. Cold water travels through the heat exchangers of the engines, pumps and other equipment, cooling them and increasing in temperature as it leaves them. This hot water is pushed round by two panel exchangers, where it is cooled by the action of the moving water.

The water circuit system supplies cold water to the condenser enabling it to condense the steam as well as supplying it to the plate exchangers, thus cooling the water in the closed circuit component cooler.

The water circuit system consists of

• 3 pumps for the main cooling of 50% each, which drive the cold water through the condenser.

• 3 pumps for the auxiliary cooling at 50% each, which drive the cold water through the panel exchangers.

• 1 three-cell cooling tower.

The cold water driven by the main and auxiliary cooling pumps is heated as it goes through the condenser and by the panel exchangers. This hot water circulates through a cooling tower, which it is cooled by the action of a draught airflow against the current. This cold water is collected in the cooling tower’s pool from where it is again pumped by the main and auxiliary pumps. In this way the cycle is closed, minimising water consumption, limited to the feed and the purge.

The cooling tower has three separate cells, consisting of butterfly valves which can be manually regulated if

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La planta satélite de GNL es de regasificación atmosférica, una técnica que presenta un bajo coste de explotación frente a la re-gasificación forzada, al no tener autoconsumo de gas para generar energía calorífica destinada al vaporizador y, además permite eco-nomizar gas evitando venteos.

Consta de dos calderas de 60 kW y recalentadores de gas natu-ral de 5.100 m3/h, además está equipada con dos depósitos de 120 m3 a 5 bar.

Sistema de protección contra incendios

Está compuesto por sistemas de detección y elementos de extin-ción: rociadores agua, sistemas de espuma (para áreas de almace-namiento de combustibles líquidos), extintores (polvo y CO2) y ca-mión de bomberos para el campo solar. Para la protección de áreas y edificios existe una red de hidrantes e hidrantes monitores, distri-buidos por la central.

El sistema de detección, consta de detectores en edificios, así como de diferentes pulsadores y alarmas de incendio distribuidos por la central. Todas las señales de los sistemas de detección y de extin-ción son conducidas a una centralita contraincendios, que permite localizar el área en la cual existe la amenaza de incendios.

Sistema de aire comprimido

Tiene como objetivo producir y distribuir aire comprimido a los dis-tintos puntos de la central donde se requiera: aire de servicios (para limpiezas o máquinas auxiliares) y aire de instrumentos (para vál-vulas neumáticas).

Sistema de dosificación química

Permite mantener las propiedades del agua del ciclo y de los siste-mas de refrigeración entre ciertos valores para proteger los equipos principales asociados al ciclo. Dispone de un equipo de inyección de agentes químicos a: circuito cerrado de refrigeración, circuito de refrigeración principal y auxiliar, sistema de agua de circulación de condensado y de agua de alimentación, calderas.

Sistema de vapor auxiliar

El sistema de vapor auxiliar se diseña para suministrar vapor al des-gasificador para eliminar el oxígeno y los gases no condensables del condensado, y al sistema de sellado de la turbina, para evitar las fugas de vapor en la turbina de alta y la admisión de incondensa-bles en la turbina de baja.

necessary, evaporative cooling area for the water formed by the filling and the water pulverisation system and forced draught system.

LNG system

During start-ups or long shutdowns, steam must be supplied to the turbine or the HTF heated up by using the auxiliary boilers and the HTF respectively. These boilers use natural gas as fuel, which is supplied from a satellite LNG plant.

The satellite LNG plant is an atmospheric gas stripping

one, a technique which has low operating costs compared to forced gas stripping, since it does not have gas self-consumption for generating calorific energy going to the steamer and also means gas is saved by avoiding venting.

It consists of two 60 kW boilers and natural gas reheaters for 5,100 m3/h, as well as being equipped with two deposits of 120 m3 at 5 bar.

Fire protection system

This consists of detection systems and extinction units: water sprinklers, foam systems (for areas where liquid fuels are stored), extinguishers (dust and CO2) and a fire fighting truck for the solar farm. To protect the outside areas and buildings there is a network of hydrants and monitor-hydrants throughout the premises.

The detection system consists of detectors inside the buildings, as well as a series of fire indicators and alarms all over the premises. All the detection and extinction signals are connected to a fire-prevention switchboard which indicates the area where the fire risk has been identified.

Compressed air system

This produces and distributes compressed air to the various points of the premises where it is required: air for services (for cleaning and auxiliary machines) and air for instruments (for pneumatic valves).

Chemical dosage system This keeps the properties of the water in the cycle and the cooling systems within certain parameters so as to protect the principal equipment involved in the cycle. It has a chemical agent injection unit for: the closed cooling circuit, the principal and auxiliary cooling circuit, the system for the condensing circuit water and the feeder water, the boilers.

Auxiliary steam system

The auxiliary steam system is designed to supply steam to the gas stripper to eliminate oxygen and non-condensable gases from the condenser, and to the turbine sealing system, to avoid leaks of steam in the high pressure turbine and the entry of non-condensables in the low-pressure turbine.

SISTEMA DE CONTROL

El DCS de la planta termosolar consta de dos sistemas interconec-tados:

• Control del campo solar: controla y monitoriza la posición de los colectores del campo solar así como la temperatura del aceite en el interior de los tubos.

• Control del sistema agua/vapor: sistema del control distribuido encargado del control y monitorización del ciclo térmico.

El control de unidades paquete con sistemas de control propios (turbina, caldera, entre otros), está integrado dentro del DCS, desde donde se pueden controlar y monitorizar de forma autónoma.

SISTEMA ELÉCTRICO

La energía generada en la planta se entrega a la red pública a través de un transformador principal situado en la subestación 11/66 kV. Este transformador está conectado por el lado de 11 kV con el em-barrado de generación, por medio de un conducto de barras encap-suladas, y por el lado de alta tensión con la línea de salida hacia la subestación de entronque de 66 kV. “El Torrejón”.

Los auxiliares de la planta y los cuadros de 6,6 kV se alimentan des-de la red de 11 kV por medio de un transformador auxiliar de uni-dad. Las celdas de 6,6 kV se alimentan de este transformador para posteriormente alimentar los transformadores de BT y los motores de MT.

La mayoría de los consumidores de la planta están conectados a la red de BT de 400 V, excepto los grandes consumidores (P ≥ 200 kW), alimentados directamente de la red de media tensión de 6,6 kV. Los cuadros principales de baja tensión se alimentan directamente desde los transformadores 6,6/ 0,42 kV y el transformador auxiliar 15/0,42 kV.

La planta dispone de varios Centros de Control de Motores ubicados lo más cerca de los consumidores. Permiten el arranque de bombas y alimentación de equipos en general, y disponen de interruptores magnetotérmicos, fusibles, relés, diferenciales entre otros.

La red de 125 Vcc alimenta principalmente a los cuadros de control, alarmas y monitorización del sistema, la bomba de emergencia para lubricación de los cojinetes de la turbina, inversores y alum-brado de emergencia. Está constituido por dos conjuntos iguales, compuesto cada uno por: equipo cargador/rectificador, batería y cuadro de distribución.

El sistema de alimentación ininterrum-pida da servicio a aquellos equipos vi-tales para la planta: medida y control, actuadores de control, registrado-res, y válvulas de emergencia. Con objeto de garantizar su fiabilidad, el sistema de tensión segura está alimentado por dos fuentes, una en corriente continua procedente de las baterías de la planta y otra de corriente alterna (400 Vca) que se conecta a un transforma-dor de estabilización y aislamiento.

El suministro de emergencia lo cons-tituyen dos generadores diesel, que alimentan a 400/230V todas las cargas esenciales, en caso de fallo de la red de 11 kV, llevando al sistema hasta parada segura.

CONTROL SYSTEM

The CSP plant’s data control system (DCS) has two connecting systems:

• Solar field control: this controls and monitors the position of the solar field collectors as well as the HTF temperature inside the piping.

• Water/steam system control: distributed control system which controls and monitors the thermal cycle.

The control of packet units with their own control systems (turbine, boiler, etc.) is contained within the DCS, from where they can be independently controlled and monitored.

ELECTRIC SYSTEM

The energy generated in the plant is discharged into the public grid through a main transformer located on substation 11/66 kV. This transformer is connected on the 11 kV with the generating bus bar, by means of a conduit of covered bars, and on the high voltage side with the outlet line towards the central line 66 kV substation “El Torrejón”.

The plant’s auxiliary units and 6.6 kV panels are fed from the 11 kV side network by means of a unit auxiliary transformer. The 6.6 kV cells are fed by this transformer and in turn feed the LV and MV transformers.

Most consumers at the plant are connected to the 400 volt V grid, except for the major consumers (P ≥ 200 kW), fed directly from the 6.6 kV MV grid. The principal low voltage panels are fed directly from the 6.6/ 0.42 kV transformers and the auxiliary 15/0.42 kV transformer.

The plant has several Engine Control Centres located as close as possible to the consumers. These power the start-up of the pumps and feed the equipment in general, and have magnetothermal breakers, fuses, relays, differentials, etc.

The 125 Vcc grid mainly feeds the control panels, alarms and system monitoring, the emergency pump for lubricating the turbine bearings, inverters and emergency lighting. It consists of two identical sets, each composed of a loader/

rectifer unit, battery and distribution panel.

The continuous feeder system services those units which are vital for the

plant: measuring and control, control actuators, recorders and

emergency valves. In order to guarantee its reliability, the safe voltage system is fed by two sources, one in continuous current from the plant’s batteries and the other in alternate current (400 Vca) which

is connected to a stability and insulation transformer.

The emergency supply consists of two diesel

generators, which feed all the essential loads at 400/230V should

the 11 kV network malfunction, taking the system to a safe shutdown.

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Vilfer Electric suministra conductos de barras para la planta termosolar Arenales

Desde que se comenzaran a construir las primeras plantas termo-solares en nuestro país, hasta hoy, con más de 2.000 MW en ope-ración en 45 plantas termosolares, Vilfer Electric se ha posicionado como suministrador de referencia de los conductos de barras de baja y media tensión, en plantas termosolares. Ahora vuelve a participar en un nuevo proyecto, la central termosolar Arenales.

Los conductos de barras de media tensión permiten la transmisión de energía eléctrica en media tensión desde el generador hasta el transformador. En el caso de los conductos fabricados por Vilfer Electric, se trata de conductos del tipo ISOBUSBAR IMT, del tipo ba-rras de fases no segregadas (NSPB) y encapsulados en una mezcla de resinas polímeras cargadas con áridos de granulometría defini-da, estando todo el conjunto bajo una envolvente de material no magnéti-co. En el caso concreto de la planta de Arenales, las características de estas barras permiten el transporte de una corriente de 4.500 A y una tensión de aislamiento de 17,5 kV.

Vilfer Electric también suministra para plantas termosolares conductos de barras en baja tensión con tensio-nes de aislamiento de 1 Kv y capaci-dades de corriente de hasta 7.000A, tipos ISOBUSBAR ISC y IKC

Vilfer Electric supplies bus bars for the Arenales CSP plant

Since they began to construct the first CSP plants in Spain, to date, with over 2.000 MW in operation in 45 CSP plants, Vilfer Electric has been a benchmark supplier of low and medium voltage bus bars for CSP plants. Now it is taking part in a new project, the Arenales CSP plant.

Medium voltage bus bars allow electrical energy to pass at medium voltage from the generator to the transformer. In the case of the busbars manufactured by Vilfer Electric, they are ISOBUSBAR IMT type ducts, non-segregated phase bars (NSPB) and encapsulated in a mixture of polymer resins coated with defined grade aggregates, all of this under a non-magnetic material envelope. In the specific

case of the Arenales plant, the features of these busbars enable them to transport a current of 4,500 A and an insulation voltage of 17.5 kV.

Vilfer Electric also supplies low voltage busbar ducts for CSP plants with insulation voltages of 1 Kv and current capacities of up to 7,000 A, of the ISOBUSBAR ISC and IKC type.

Andasol I y II.Alvarado I, (La Risca)Extresol I & II.Ibersol PuertollanoPS10 y PS20Solnova I, III & IVLa FloridaLa DehesaManchasol I & IILebrija IGemasolarMajadasPalma del Río I & IIISCC Ain Beni Mathar (Marruecos)Valle Uno & Valle DosHelioenergy I & II

Solacor I & IIPuerto Errado IIHelios I & IIMorónOrellana La ViejaExtresol IIIOlivenzaSolaben II & IIITermosol I & IILa AfricanaSHAMS – Abu DhabiVillenaCasablancaArenalesSolaben I & VIMojave CSP plant (USA)

Referencias | references

Relación de empresas suministradoras planta termosolar Arenales Morón de la Frontera (Sevilla)List of suppliers to the Arenales CSP Plant, Morón de la Frontera (Seville)

Promotor | Developer: ARENALES SOLAR P.S: Steag (26%), OHLI (25%), RIFF (49%)

Ingeniería | Engineering

Campo solar | Solar field: SIEMENSBOP: IDOMFluido térmico y sales | HTF and salts: FLAGSOLDesarrollo de proyecto | Project development: ECOLAIREApoyo a la dirección facultativa | Project Management Support: ECOLAIRE

Construcción | Construction

Obra civil | Civil works: MARACOFExplanación | Earthworks: VENTUCELLIEnsayos de pilotes | Pile-driving testing: OHLTopografía | Surveying: SERVITOPOMontaje mecánico (turbina, condensador) | Mechanical asembly (turbine, condenser): BABCOCKMontaje BOP mecánico, tuberías | Mechanical BOP assembly, piping: ABANTIA

Campo solar | Solar field

Diseño colectores | Collector design: SIEMENSMecanismos accionamiento colectores | Mechanisms for collector drives: SIEMENSFabricación de colectores | Collector manufacture: SIEMENS / GESTAMPMontaje colectores | Collector assembly: ABANTIA; Sistema de control y posicionamiento de los colectores | Collector Control & positioning system: SIEMENSEspejos | Mirrors: FENICIATubo absorbedor | Absorber tubes: SIEMENSFluido térmico | HTF:LANXESSSistema de bombeo fluido térmico | HTF pumping system: ENSIVAL / KSBSuministro de tuberías | Pipe supply: CUÑADOMontaje de tuberías | Pipe assembly: TUBACERO Montaje header | Header assembly: CALDERERIAS INDÁLICASMontaje equipos y tubería | Equipment & pipe assembly: DITECSAAislamiento tuberías | Pipe insulation: SUAVALTanques de almacenamiento | Storage tanks: NAVECCalderas de aceite térmico | HTF boilers: HEAT 11

Isla de potencia | Power block

Sistema de generación de vapor | Steam generating system: LOINTEKTurbina | Turbine: GEAlternador | Alternator: GE/BRUSHCondensador | Condenser: GE/ CAMPIBombas de condensado | Condensate pumps: KSBBombas de vacío | Vacuum pumps:CAMPI/FINDERTorres de refrigeración | Cooling towers: ESINDUSBombas de circulación | Circulation pumps:SULZERConducción agua refrigeración | Refrigerated water ducts: ABANTIASuministro tuberías vapor | Steam pipe supply: CUÑADO/TUBACERO Montaje tuberías de vapor | Steam pipe assembly: ABANTIAAislamiento tuberías vapor | Steam pipe insulation:ATEFRISA

Sistemas auxiliares | Auxiliary systems

Aporte y tratamiento de agua | Water inflow & treatment: SETATanques de agua | Water tanks: HISPANICA DE CALDERERIASSistema de muestreo | Sampling system: IBERFLUIDSistema de dosificación | Dosing system: GRUNDFOSCalderas auxiliares | Auxiliary boilers: SOGECALSistema gas natural (Planta GNL, tubo) | Natural gas system (LNG plant, pipes): MOLGASSistema de aire comprimido | Compressed air system: KAESERSistema de traceado eléctrico | Heat trace system: TRACELECSistema contraincendios | Fire fighting system: CHEPROSistema de nitrógeno | Nitrogen system: AIR LIQUIDE

Equipos eléctricos | Electrical equipment

Transformadores | Transformers: INCOESACeldas MT | MV cells: ABBCeldas BT Y CCM | LV & MCC cells: TSKVariadores | Variators: POWER ELECTRONICSCables | Cables: GENERAL CABLEGrupo diesel de emergencia | Emergency diesel genset: ELECTRA MOLINSSistemas de energía segura (continua) | Safe (continuous) energy systems: EMERSON NETWORK POWERSAI | UPS:NEWAVEBandejas eléctricas | Electric trays: AEMSAMontaje eléctrico | Electrical mounting: TSK

Otros equipos y sistemas | Other equipment & systems

Limpieza química | Chemical cleaning:SOLARCAVálvulas motorizadas | MOV valves: EMERSON | ASTURFLUID | GESTRA | SAIDI | TYCOInstrumentación y control | Instrumentation & control: EMERSON

EPC: ECOLAIRE

Operación y mantenimiento Operation and maintenance

OHLI / Steag Energy Services Solar

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