1. 200 a.C. 1500 Primera central termosolar de canales parablicos en Shuman in Meadi, cerca de El Cairo (5 filas de 62 m con una turbina de vapor de120 CV) 1914 Concentrador de reflectores lineales de 6 km de longitud para una industria de tinte de cuero Asedio de Siracusa

2. LA GESTIONABILIDAD EN EL REGIMEN ESPECIAL 3. Discos Parablicos con motor Stirling Canales Parablicos Reflectores lineales Frenel Helistatos con receptor en torre Desde sistemas centralizados a sistemas distribuidos 4. Tubo absorbedor AlmacenamientoCampo de colectores Tuberas Distribuidoras Espejo Parablico Campo de colectores Bloque de Potencia 5. Hay centrales termosolares con colectores cilindro parablicos en funcionamiento desde mediados de los 80 y constituyen una tecnologa comercial fiable. Se encuentran en operacin 350 MW en USA y 150 MW en Espaa. Hay ms de 1.000 MW en construccin en nuestro pas Hay campos de heliostatos en operacin desde principios de los 80 con eficiencia y fiabilidad demostrada y que, en la actualidad, estn dedicados a ensayos de componentes y aplicaciones. Asimismo, hay una central comercial de 11 MW en operacin continuada desde mediados de 2007 y otra de 50 MW que ha entrado recientemente en operacin. Las centrales termosolares son gestionables, mediante almacenamiento trmico y/o hibridacin , bien con biomasa o con combustibles fsiles Aplicaciones duales como por ejemplo generacin elctrica y desalacin de agua podran cubrir necesidades en emplazamientos especficos Los costes de generacin son todava elevados y las necesidad de agua para la refrigeracin del ciclo deben ser reducidas 6. ENERGIA EOLICAENERGIA EOLICA FOTOVOLTAICAFOTOVOLTAICA RecursoRecurso Operacin TS: 3.500 h/ao Gestionable Operacin TS: 3.500 h/ao Gestionable EmplazamientoEmplazamiento Costes TS: 6.000/kW 27 c/kWh Costes TS: 6.000/kW 27 c/kWh Diferente y complementario hasta cierto nivel Prediccin menos fiable Lo mismo que las TS Diferente No compiten por el mismo territorio Los mismos intereses pero con distintos requisitos del terreno Ms adecuada en elect. rural Fluente / no gestionable 2.200 horas/ao Fluente / no gestionable 1600 horas/ao 1.500 /kW, 8 c/kWh 6.500 /kW, 32 c/kWh 7. PS10 Y PS20 en Sanlucar la Mayor, Sevilla 8. ANDASOL 1 en Aldeire, Granada PE 1 Calasparra, Murcia PTS Puertollano, Ciudad Real 9. EVOLUCION PREVISTA DE LA POTENCIA TERMOSOLAR INSTALADA EN ESPAA 10. Plantas SEGS (Total 354 MW) Kramer Jctn / Harper Lake, California Nevada Solar One 64 MW Boulder City, Nevada Red Rock 1 MW Arizona Kimberlina 5 MW Bakersfild, California 11. 150 MW ISCC at Hassi RMel 470 MW ISCC at Ain Beni Mathar 146 MW ISCC at Kuraymat 100 MW in Abu Dhabi PRIMEROS PROYECTOS EN LA ZONA MENA 12. Las Centrales Termosolares tienen las mismas caractersticas operacionales que las centrales trmicas convencionales - Proporcionan aporte inercial al sistema - Permiten regulacin primaria, secundaria y terciaria - Adems, pueden ser desconectadas sin perder su capacidad de seguir recolectando energa Pueden ser fcilmente hibridadas con gas natural o biomasa La prediccin del recurso solar es bastante fiable Fuente:ForoNuclear 13. Sistemas con concentracin: La luz solar se concentra por medio de lentes o espejos sobre la zona a calentar. Lo que permite obtener rendimientos muy elevados. Estos sistemas son: Colectores solares de concentracin de uno y dos ejes. Hornos solares de torre central. Sistemas sin concentracin: La zona a calentar se expone directamente al Sol y sin elementos auxiliares, lo que se traduce en un rendimiento inferior, pero tambin en una mayor facilidad de construccin y menos posibilidades de fallos tcnicos. Estos sistemas son: Colector solar plano convencional. Colector solar de vaco. 14. BAJA TEMPERATURA Aplicaciones a temperaturas menores de 100 C MEDIA TEMPERATURA Aplicaciones a temperaturas comprendidas entre 100 y 300 C ALTA TEMPERATURA Aplicaciones a muy alta temperatura 15. El sistema de concentracin de un eje consiste en un tubo, por el que circula el lquido que se desea calentar, y que se encuentra ubicado delante de una superficie parablica reflectante. La energa reflejada por el elemento parablico incide sobre el tubo (de longitud que puede llegar incluso a los 100 metros) y cuya concentracin es cincuenta veces superior a otro sistema similar sin lentes, permitiendo temperaturas no inferiores a 100 grados centgrados, pero que pueden llegar a alcanzar los 350. El tubo debe ser fabricado con un material muy selectivo (generalmente xido de cobre sobre nquel) Los espejos se construyen con vidrios bajos en contenido de hierro o con metales esmerilados de gran pureza, para proporcionar el mximo de rendimiento. 16. El sistema de colector de un eje precisa que la superficie perpendicular de la parablica est siempre posicionado hacia la mxima radiacin del Sol. Para ello se disponen sistemas asados en ordenadores, que utilizan sensores de posicin y servos. El detector de posicin consiste en una serie de fotodiodos o fototransistores, que generan una corriente elctrica proporcional a la luz que les incide. Si la iluminacin decae, la seal elctrica emitida por el detector decaer tambin, entonces el ordenador activar los motores de posicin para modificar y reorientar el colector hacia el punto de mayor radiacin del Sol Este sistema, al ser de un nico eje, solo permite el seguimiento del Sol de Este a Oeste, es decir, desde que nace hasta que se oculta, pero no de Norte a Sur. Este problema se acrecienta cuanto ms nos alejemos del Ecuador. Sin embargo, conforme nos alejamos del Ecuador y segn la estacin del ao, desde nuestro punto de observacin el Sol acusa ms el movimiento sobre el eje Norte-Sur. El sistema a dos ejes presenta complejidades mecnicas que no compensan el rendimiento obtenido, por lo que son poco utilizados. 17. Son varios espejos orientables, en los que se refleja la luz del Sol, haciendo que converjan en la caldera. 18. Caldera: Es la parte de la central solar en la que convergen los rayos solares reflejados por los helistatos, alcanzando una gran temperatura. Al alcanzar esa gran temperatura, calienta el agua que pasa por ella y la transforma en vapor. Turbina: El vapor generado en la caldera mueve la turbina, la cual est unida al generador para que ste reciba su movimiento. Generador o alternador: Es el encargado de generar energa elctrica; gracias al movimiento rotatorio de la turbina, el generador transforma ese movimiento en energa elctrica mediante induccin. 19. Transformador: Se encarga de transformar la energa elctrica generada en el alternador para hacerla llegar a la red elctrica. Condensador: Es donde se convierte el vapor (proveniente de la turbina) en agua lquida. Ello es debido a que en el interior del condensador existe un circuito de enfriamiento encargado de enfriar el vapor, transformndose en agua lquida. Bomba: Es la encargada de impulsar el agua de nuevo hasta la caldera. Centro de control: Es donde se controla todo el proceso de transformacin de la energa solar en energa elctrica. 20. Aqu empez todo (solar termoelctrica de alta temperatura), all por 1980 21. Planta PS 10 de receptor central 22. VALDECABALLEROS VILLANUEVA DE LA SERENA FUENTE DE CANTOS TORRE DE MIGUEL SESMERO 50 Peticiones 2.500 Mw Cupo de Espaa 500 Mw 19 Aprobadas (950 MW) 23. Capacidad de generacin de energa elctrica: 49,9 MW a 50 Hz Capacidad de almacenamiento trmico de 8,2 horas a plena carga de la central. Caldera de gas natural con capacidad de produccin del 15 % de la electricidad total generada 24. Gasto de la central: 800.000 m3/ao Sistema de agua de circulacin: Es el sistema de refrigeracin del vapor que sale de la turbina al completarse el ciclo agua- vapor que genera la potencia de la central Recarga del circuito aaua - vapor de la central: Es debida a la prdida de agua por fugas y purgas en determinados puntos del circuito, como pueden ser fugas en las vlvulas Purgas v limpieza de elementos de la central: Las purgas son necesarias para eliminar partculas slidas, bajar la concentracin de sales, iones, etc. Acumulacin de agua para el sistema de proteccin de incendios. Se usar aproximadamente un 3 % del volumen de agua disponible. Consumo de otros sistemas (talleres, laboratorios, oficinas) y trabajadores de la central: Dichas necesidades podran ser cubiertas mediante una pequea planta potabilizadora propia. Se usar aproximadamente un 1 % del volumen de agua disponible. 25. campo solar. Compuesto por el conjunto de colectores cilindro parablicos y circuito de fluido trmico. Isla de potencia: Esta zona incluye el sistema de almacenamiento trmico, caldera de "apoyo, ciclo agua-vapor y acondicionamiento de energa elctrica. La central constar, segn lo anteriormente sealado, de las siguientes zonas o subsistemas principales: Campo solar Sistema de almacenamiento trmico Caldera de apoyo - suministro de gasA Ciclo agua - vapor Sistema de generacin y acondicionamiento de energa elctrica. Sistema de control e instrumentacin Suministros de agua Sistemas auxiliares 26. Los colectores cilindro-parablicos son los elementos encargados de concentrar la energa radiante solar sobre el fluido trmico que discurre por los conductos receptores situados en su lnea focal. Este tipo de colectores, junto con los heliostticos, son las nicas tecnologas de concentracin solar disponibles a nivel comercial que pueden transmitir energa trmica de alta temperatura Los colectores cilindro-parablicos consisten en un sistema de concentracin de geometra parablica. 27. Se trata, en definitiva, de un espejo curvado, en forma de parbola, en una de sus dimensiones, de manera que concentra sobre su lnea focal toda la radiacin solar que atraviesa su plano de apertura. La luz del sol se capta a travs de una gran superficie abierta y es concentrada sobre un rea receptora mucho ms pequea, multiplicando la intensidad de la radiacin solar por un relacin de concentracin, permitiendo as que se alcancen altas temperaturas. 28. El ratio de concentracin es el parmetro mas importante a establecer para el diseo del concentrador; el objetivo es equilibrar la captacin de energa solar frente a las prdidas de calor del receptor: cuanto mayor sea el dimetro del receptor, mayores sern sus prdidas de calor La captacin depender de factores como la perfeccin de la parbola, el tamao del disco solar, dado que el sol no es una fuente puntual La superficie especular se consigue a base de pelculas de plata o aluminio depositadas sobre una superficie que le da suficiente rigidez. 29. Son los elementos estructurales encargados de soportar los colectores cilindro-parablicos as como los tubos absorbedores. Su diseo es tal que minimiza el riesgo de deformacin estructural o rotura de los citados elementos y permite una fcil limpieza de los espejos reflectores. La misin de la estructura del colector es dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen, a la vez que acta como interfase con la cimentacin de colector. 30. El receptor tpico de este tipo de tecnologa es un tubo de metal absorbente rodeado por un tubo de cristal. Sobre el receptor se sita un recubrimiento selectivo, con una alta absortividad para la radiacin incidente dentro del rango visible e infrarrojo prximo y una baja emisividad para longitudes de onda pertenecientes al infrarrojo medio. El cristal que lo recubre junto con el vaco que existe entre ste y el tubo absorbedor, aisla a este ltimo de las inclemencias meteorolgicas y reduce de manera importante las prdidas de calor por conduccin y conveccin. 31. El sistema de seguimiento solar ms comnmente escogido para esta aplicacin consiste en un dispositivo que gira los reflectores alrededor de un solo eje. Dicho eje, segn se ha mencionado anteriormente, estar dispuesto en la direccin Norte-Sur La seal de consigna se compara con el ngulo real de giro del colector de modo que se obtiene el error actual de posicionamiento. En funcin de este error, el regulador de posicin calcula la seal elctrica de mando al actuador (que influye directamente en la posicin del colector). 32. Por el interior del tubo metlico circula el fluido de trabajo. El fluido de trabajo empleado en los concentradores cilindrico parablicos depende de la temperatura mxima de operacin, para aquellas aplicaciones entre 200 y hasta 400 e C se emplea aceite sinttico. Entre las propiedades del Therminol VP-1 pueden citarse las siguientes: Buenas propiedades de transferencia de calor y de estabilidad termoqumica (mayor estabilidad que todos los fluidos de transferencia de calor orgnicos). Es una mezcla eutctica de un 73,5 % de xido de difenilo (DPO) y un 26,5% de bifenilo. Puede ser empleado como fluido de transferencia de calor en fase lquida o como un medio de transferencia de calor que se vaporiza y se condensa. Es miscible e intercambiable con otros fluidos de transferencia de calor de composicin similar Baja viscosidad: Tiene una baja viscosidad en el rango ptimo de utilizacin de 120 B C a 400 -C. 33. Potencia=Valor umbral x IAM x Scampo solar P = DNI x IAM x S P= 49,9 MW IAM = 0,96 S = Apertura x L x n Mxima (21 de junio, prxima al medio da) 34. Su misin ser impulsar el fluido trmico fro hacia el campo solar para que se caliente de nuevo. Se situarn prximas al tanque de expansin del circuito del fluido trmico que est situado en la zona fra de dicho circuito. 35. El sistema de almacenamiento trmico estar dotado, en principio, de dos depsitos de sales fundidas (dicha configuracin podra cambiar en funcin del futuro desarrollo de esta tecnologa): el depsito de sales calientes y el depsito de sales fras En las horas de mayor radiacin solar, una fraccin del aceite del campo solar se hace circular a travs del intercambiador de calor del sistema de almacenamiento trmico donde el aceite se enfra desde una temperatura de 390 C hasta una de 300 C. Las sales se calienten desde 290 C a 380 C Cuando la radiacin solar es reducida se invierte el proceso 36. Mezcla de Nitrato de sodio 60% y Nitrato de potasio 40%, lo que le confiere: Alta densidad de almacenamiento energtico (por unidad de masa o de volumen). Buena transferencia de calor. Estabilidad mecnica y qumica en el almacenamiento del material. Compatibilidad qumica entre el material de almacenamiento y el fluido transmisor (aceite). Disponibilidad para un alto nmero de cargas y descargas de calor Prdidas trmicas escasas Facilidad de control 37. La turbina de vapor es de tipo condensacin (presin de salida inferior a la atmosfrica). Suministra potencia suficiente para que el alternador genere 49.9 MWe de potencia nominal. Cuenta con dos etapas, recalentamiento intermedio entre los cuerpos de alta y baja presin y cinco extracciones en el cuerpo de baja presin para precalentamiento regenerativo de agua. Los componentes del grupo estn instalados en un marco de base comn incluyendo los componentes del sistema de aceite. El tanque de aceite est dentro del marco base. Toda la instrumentacin est precableada a cajas localizadas en la parte delantera del marco base 38. Completamente encapsulado Tipo sncrono Refrigeracin por aire Rotor liso Potencia nominal de 49,9 MW a 50 Hz Tensin de generacin de 3 x 11 kV 39. DESARROLLOS FUTUROS 40. CONSIDERACIONES PRINCIPALES Temperatura mxima Temperatura de solidificacin Caractersticas de transmisin de calor Calor especfico Caractersticas de cambio de fase Aspectos de seguridad Aspectos Medioambientales Coste Vapor saturado Vapor sobrecalentado Aire Sales fundidas Aceite sinttico 41. CONSIDERACIONES PRINCIPALES Medio de almacenamiento: igual o distinto al de captacin Calor sensible o latente Medio nico o mltiple Reacciones qumicas reversibles Volumen ocupado Aspectos de seguridad Velocidad carga/descarga Coste Hibridacin: Complemento o Alternativa?