CLIMAVAL 2016

IV Congreso Nacional de Soluciones Energéticas

y Economía Circular en la Industria

Estudio de pérdidas térmicas

Ponente: Luis Miguel Navarro Suay

Director Técnico de SUAVAL Group

2. SUAVAL Group - Presentación

3. Proyecto CSP Noor I (160 MW)

4. Zonas a aislar en planta

5. Estándar de aislamiento

6. Estudio de pérdidas térmicas

7. Análisis de CO2

8. Conclusiones

SUAVAL Group Presentación

Breves notas históricas:

• Aislamientos SUAVAL, S.A. nace en 1978 como empresa

especializada en el aislamiento térmico de instalaciones industriales,

inicialmente a nivel regional (Asturias) y más tarde, nacional (España).

• A partir del final de la década de los 90, SUAVAL comienza a realizar

trabajos de aislamiento térmico de centrales termosolares, convirtiéndose

en referente internacional y líder mundial en este sector.

• En la década de 2010, SUAVAL comienza un plan de expansión

internacional, lo que le lleva a participar en importantes proyectos

internacionales y a establecer filiales en Estados Unidos de América,

Suramérica, África y Asia.

Plantas termosolares

•Aislamiento de 25 Plantas termosolares en España

•Aislamiento en 9 Plantas termosolares internacionales

Aislamiento criogénico (GNL)

•Aislamiento en 4 Plantas GNL en España.

•Aislamiento en 3 Plantas GNL internacionales.

Plantas de Ciclo Combinado

•Aislamiento en 5 Plantas de ciclo combinado en España.

•Aislamiento en 4 Plantas de ciclo combinado internacionales.

Alta Especialización y Competitividad

SUAVAL es líder mundial en aislamiento de centrales termosolares

Un campo de altísima competitividad

Un campo muy competitivo , de altísima especialización y muy difícil entrada

SUAVAL Group: ¿dónde estamos?

Proyecto tipo de estudio de pérdidas

térmicas: Noor I CSP (160 MW) La planta termosolar Ouarzazate Solar Power Station (OSPS) – Phase 1,

conocida oficialmente como Noor 1 CSP, es la primera del complejo de energía

solar localizada en el área de Souss-Massa-Drâa en Marruecos, a 10 km de la

localidad de Ouazarzate, en la zona del consejo rural de Ghessat.

Esta planta de tecnología cilindro-parabólica tiene una capacidad instalada de 160

MW y fue conectada a la red eléctrica marroquí el 5 de Febrero de 2016, para

producir hasta 370 GWh por año, y dispone de un sistema de almacenamiento de

sales (mediante dos tanques, uno frío y otro caliente) capaz de producir energía

durante tres horas sin radiación solar.

El proyecto ha sido desarrollado por el consorcio enteramente español

ACCIONA/TSK/SENER durante los años 2014 y 2015.

En el momento de su construcción, se convirtió en la planta termosolar en

funcionamiento más grande del mundo.

Plantas termosolares cilindroparabólicas Las areas principales en las que se divide una planta termosolar de espejos cilindrico

parabólicos aparece a continuación:

Campo solar

G

Turbina de vapor

Condensador

Desgasificador

Tanque de sales fundidas caliente

Tanque de sales fundidas frío

Torre de refrigeración

Sobrecalentador solar

Evaporador

Precalentador solar

Recalentador solar

Suministro de agua

Tanque de expansión

Bloque de potencia

Zonas a aislar en planta (I) Campo Solar – Ejemplos típicos de aislamiento en campo solar

Zonas a aislar en planta (II) Bloque de potencia – Ejemplos típicos de aislamiento en bloque de potencia

Zonas a aislar en planta (y III) Tanques de sales – Ejemplos típico de aislamiento en tanques de sales

Estándar de aislamiento de SUAVAL Group

•Material de aislamiento:

Manta de lana mineral (λ200ºC = 0.063 W/m·K) con malla de acero

galvanizado en la cara exterior.

Coquilla de lana mineral (λ200ºC = 0.063 W/m·K).

Estándar de aislamiento de SUAVAL Group

•Material de recubrimiento:

Aluminio en espesores 0.6, 0.8 y 1.0 mm en función del diámetro de la

tubería.

Estándar de aislamiento de SUAVAL Group

•Fijación del material de recubrimiento:

•Tornillos de acero inoxidable.

Estándar de aislamiento de SUAVAL Group

•Estructura de suportación:

•Distanciadores de acero al carbono con rotura de puente térmico.

Superficies calientes a aislar en Noor I

Área km de

tubería m² equipos

Rango de

DN tuberías

Rango de

temperatura de

Operación

(ºC)

Rango de

espesores de

aislamiento

(mm)

Campo solar 54 - 1” a 36” 298º a 393ºC 120 a 300 mm

Bloque de

potencia 25 12.000 1/2” a 48” 20º a 390ºC 30 a 300 mm

Tanques de sales

fundidas - 8.000 - 290º/390ºC 300 mm

Volumen de aislamiento necesario en Noor I

Área

Superficie aislada

(m²)

Porcentaje1

(%)

Campo solar 96.261 64%

Bloque de

potencia 46.564 31%

Tanques de sales

fundidas 8.144 5%

TOTAL 150.969 100%

1 Medido en la superficie del recubrimiento de aluminio

Estudio específico de pérdidas

térmicas en el campo solar de Noor I

Con los estándares de aislamiento instalado, las perdas térmicas promedio

son evaluadas bajo condiciones nominales de operación y en cinco

condiciones ambientales (temperatura ambiente y velocidad del viento):

Estado

Condiciones ambientales Pérdidas térmicas

promedio

(W/m²)

Temperatura

(ºC)

Velocidad del viento

(m/s;km/h)

Temperatura intermedia

y poco viento 25ºC 0,5 m/s;

1,8 km/h 78

Temperatura intermedia

y mucho viento 25ºC 7,5m/s;

27 km/h 80

Temperatura intermedia

y viento medio 25ºC 3,5 m/s;

12,6 km/h 79

Baja temperatura y

viento medio 5ºC 3,5 m/s;

12,6 km/h 82

Alta temperatura y

viento medio 40ºC 3,5 m/s;

12,6 km/h 77

Pérdidas térmicas esperadas en las tuberías

del campo solar de Noor I bajo condiciones

nominales de funcionamiento Se toma para los cálculos un valor estimado de 3.000 horas de funcionamiento en

condiciones nominales de funcionamiento.

En este caso, las pérdidas totales, serían:

Pérdidas

promedio

(W/m²)

Total superficie

(m²)

Total pérdidas

(MWh/año)

Aislamiento

instalado 79 W/m² 96.261m2 22.814

50% menos de

espesor 182 W/m² 96.261m2 37.147

Diferencia: 14.333 MWh por año => 2.436.610 €/año*

*Considerando un coste de energía de 0.17 €/kWh (Según datos en Marruecos)

Estudio de sensibilidad de las pérdidas

térmicas en Noor I Se plantea la siguiente gráfica con el comparativo del aumento de las pérdidas

térmicas si se hubiera diseñado la instalación con espesores de aislamiento

diferentes, manteniendo los mismos materiales y soluciones constructivas.

W/m²

Total

pérdidas

(MWh/año)

Ahorro

(€/año)

Caso + 20%

20% más de espesor 63 20.342 +420.240

Caso + 10%

10% más de espesor 70 21.415 +237.830

Caso Base

Espesores instalados 79 22.814 -

Caso - 10%

10% menos de espesor 90 24.480 -283.220

Caso - 20%

20% menos de espesor 104 26.521 -630.190

Caso - 30%

30% menos de espesor 122 29.041 -1.058.590

Caso - 40%

40% menos de espesor 147 32.497 -1.646.110

Caso - 50%

50% menos de espesor 182 37.147 -2.436.610

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

Cas

o +

20

%

20

% m

ás d

e es

pes

or

Cas

o +

10

%

10

% m

ás d

e es

pes

or

Cas

o B

ase

Esp

eso

res

inst

alad

os

Cas

o -

10

%

10

% m

eno

s d

e es

pes

or

Cas

o -

20

%

20

% m

eno

s d

e es

pes

or

Cas

o -

30

%

30

% m

eno

s d

e es

pes

or

Cas

o -

40

%

40

% m

eno

s d

e es

pes

or

Cas

o -

50

%

50

% m

eno

s d

e es

pes

or

Total pérdidas (MWh/año)

Análisis de CO2

Las energías limpias no emiten CO2 y, por lo tanto, no contribuyen al

aumento de emisiones de gases de efecto invernadero.

Cada kWh producido por centrales que aprovechan combustibles

fósiles supone una emisión media a la atmósfera de 0.56 kg de CO2

por kWh producido.

Esto supondría que una planta que utiliza combustibles fósiles

produciría 207.200 tm CO2/año, equivalente a las emisiones de un

número aproximado de 70.000 automóviles (considerado que el

automóvil hace 20.000 km/año, siendo las emisiones medias de un

automóvil de 3 T CO2/año) para producir los 370 GWh/año que

genera la central termosolar Noor I.

Conclusiones

•El proyecto de aislamiento térmico de la planta solar termoeléctrica

Noor I es un ejemplo excelente de un aislamiento óptimo (pérdidas

térmicas versus coste de instalación).

•Los valores promedio de pérdidas en el aislamiento de las tuberías de

campo solar son de 80 W/m², muy inferiores a los valores tradicionales

de 200 o 250 W/m² aplicados en plantas industriales.

•La tendencia mundial en el diseño de plantas termosolares es reducir al

máximo las pérdidas térmicas de la instalación, pues ello implica un

impacto directo en la generación de energía eléctrica y en la eficiencia

global de la instalación.

•Para cualquier instalación industrial con superficies calientes merece la

pena minimizar las pérdidas térmicas hasta un valor de referencia de 90

W/m².

Luis Miguel Navarro Suay

Director Técnico de SUAVAL Group

Tlfo: 985 52 21 80

Mail: lnavarro@suaval.com