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Instalación solar de ensayos de geometria variable para sistemas solares de receptor central
Imagen completa de la instalación experimental de geometría variable

Descripción general

PROMOTOR: CTAER

SITUACIÓN ACTUAL: LAS OBRAS DE LA INSTALACIÓN FINALIZARON EN 2012 Y SE ESTÁN REALIZANDO LOS TRABAJOS DE PUESTA A PUNTO

OBJETIVO: Disponer de la primera instalación de ensayos de centrales de torre con capacidad para ajustar de forma dinámica la posición de los heliostatos y la orientación del receptor solar

Creador del proyecto: Prof. Dr. Valeriano Ruiz Hernández, Catedrático de Termodinámica de la Universidad de Sevilla, y Presidente de CTAER

Ubicación: Llano de los Retamares,Tabernas (Almería)

Coordinador CTAER: Ing. Francisco Díaz Andrades

Director Facultativo: Ing. Enrique del Pozo Polidoro

Desarrollo de la ingeniería: UTE Abener Teyma Tabernas (Abengoa Solar)

Tiempo de realización: 12 meses

Planificación: Obra ejecutada en Diciembre 2012

Presupuesto: 5.000.000 €

Financia: Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, Junta de Andalucía, a través de un convenio con el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España, y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

 

> Descarga aquí la hoja de proyecto

 

     

 

Preguntas y respuestas

¿Qué es el factor coseno?

Son las Pérdidas originadas por la reducción del área visible proyectada por el Sol a causa de la inclinación del eje óptico del heliostato con respecto a la trayectoria de los rayos solares. Estas pérdidas son proporcionales al coseno del ángulo que forma la normal a la superficie del heliostato con respecto a los rayos solares, y se cuantifican mediante el llamado factor coseno. Evidentemente, el factor coseno es en función del momento del día, para cada día y para cada helióstato. De hecho es el factor geométrico que limita más el rendimiento energético de una central solar de concentración.

Un ángulo de incidencia pequeño maximiza el rendimiento Un ángulo de incidencia mayor produce mayores pérdidas y reduce el rendimiento

 

Imagen generada por el programa de optimización de centrales de receptor central 'NSPOC', con el coseno del ángulo de incidencia de la radiación solar. A la izquierda el resultado con heliostatos móviles y a la derecha con heliostatos fijos

En las centrales actuales, el coseno del ángulo de incidencia varía durante el día, desde valores bajos a primera hora de la mañana, hasta alcanzar los valores más altos al mediodía solar –cuando se obtiene la máxima potencia-, y a partir de entonces va bajando hasta las últimas horas de la tarde.

Valeriano Ruiz, creador del proyecto, responde:

¿Qué es, a grandes rasgos, una central solar de geometría variable para sistemas de receptor central?

Es una central en la que los heliostatos se mueven sobre unos railes circulares, concéntricos con el centro en la base de la torre, para seguir el movimiento aparente del sol con el objetivo de hacer máximo el “factor coseno” de todos los heliostatos a lo largo del día y todos los días del año. El receptor tiene la posibilidad de girar sobre su eje para aceptar la radiación solar concentrada por los heliomóviles en su plano de entrada.

¿Qué ventajas o cualidades proporciona este sistema?

La principal, obviamente, es aumentar (en nuestros cálculos y simulaciones nos sale un 17% anual) el rendimiento (radiación concentrada en el receptor dividido por la radiación solar incidente sobre el campo de heliomóviles) y, como consecuencia inmediata aumentar sustancialmente la cantidad de electricidad que se puede conseguir en ese tipo de centrales respecto de una central con los heliostatos fijos, como son todas las actuales.

¿Qué tipo de ensayos se van a realizar en la nueva instalación?

Los primeros y evidentes comprobar experimentalmente que se obtiene el aumento de rendimiento previsto cada día. También se podrán hacer todos los ensayos deseados con toda clase de heliostatos y de receptores. Supongo que las empresas estarán muy interesadas.

¿Qué cifras de aumento de rendimiento se esperan alcanzar?

Ya he comentado antes que esperamos un 17 % total de aumento en el conjunto del año con puntas del 25 % en el mes de Junio.

¿Cuándo estará operativa la central? ¿Cuál es el calendario de implantación?

Lo previsto son 12 meses para la construcción por lo que espero que a mediados del 2012 podamos realizar ensayos.

¿Cuáles serán los elementos principales de esta central experimental?

Obviamente, los railes con sus soportes móviles y la plataforma giratoria donde se ubicará el receptor.

¿Qué otras entidades (si las hay) colaboran en este proyecto?

En primer lugar el Ministerio de Innovación y la Junta de Andalucía que son las que han aportado el dinero necesario. Y las empresas que han conseguido la adjudicación de su realización en el concurso público y libre correspondiente. Es un consorcio formado por Abengoa Solar, Teyma y Abener. El resto de las empresas que participan en la ejecución de la instalación.

¿Qué perfil de cliente usará los servicios de esta central experimental?

Principalmente empresas del sector con interés en centrales de torre. Esperamos que centros tecnológicos de todos el mundo se interesen.

¿Cómo se rentabilizará: tarifas por uso,  etc...?

Aunque no es imprescindible una recuperación económica de la inversión (somos una fundación sin ánimo de lucro) es evidente que pretendemos y necesitamos conseguir ingresos no solo para el mantenimiento de estas instalaciones sino también para complementar el resto de las instalaciones del complejo de investigación que pretendemos. La forma concreta de estos ingresos dependerá del caso pero lo más habitual es mediante acuerdos con las empresas o centros interesados en ensayos específicos y con proyectos en los que el CTAER sea participante o líder.

¿Qué ventajas aporta la energía termosolar respecto a otras energías renovables?

La más importante es su capacidad de gestionabilidad es decir que puede producir electricidad incluso cuando no haya radiación solar. Esto se consigue gracias al almacenamiento y a su capacidad de hibridación con otra forma renovable muy importante como es la biomasa e incluso con gas natural.

¿Cómo se puede resumir, brevemente, el proceso de producción de energía eléctrica mediante una instalación termosolar?

Es sencillo. Es prácticamente igual que cualquier otra central termoeléctrica (de carbón, gas natural, nuclear o biomasa). En el receptor (directamente o mediante un intercambiador de calor) se produce vapor de agua que se expande en una turbina, esta hace girar el eje de un alternador que es el que produce electricidad. El ciclo se cierra con un condensador donde el vapor que sale de la turbina (a menor presión que a su entrada) se condensa y ya líquido vuelve mediante la correspondiente bomba al receptor o intercambiador de calor.

¿Qué requisitos climatológicos y geográficos requiere una central solar de receptor central?

Evidentemente buen nivel de radiación solar directa que en el sur de España es de 2000 kWh/m2.año. Conviene saber que en otras partes del mundo (los grandes desiertos de la Tierra) ese nivel es mayor; del orden de un 30% más. En cuanto al tema del espacio necesario es del orden de 4 hectáreas por megavatio instalado que es mucho o poco dependiente de con qué se compare. En España los campos de futbol ocupan mucho más espacio que las centrales solares termoeléctricas actuales y previstas para finales de 2013.

El otro tema que parece preocupa a algunos es el agua de refrigeración del condensador. Como he explicado en la pregunta anterior, una central solar termoeléctrica funciona igual que cualquier otra central termoeléctrica; es decir utilizan la misma cantidad de agua (aproximadamente 3,5 litros por cada kWh). Por tanto el agua que utiliza una central solar es la misma que la que deja de utilizar la central de carbón a la que sustituye (por ejemplo).


Imágenes
Torre con radiación reflejada por heliomóviles Heliomóvil Heliomóviles sobre raíles Detalle de pruebas de apunte Detalle de la plataforma de los heliomóviles