Proyecto Fin de Carrera

Ingeniera Industrial

ANLISIS ESTADSTICO DE VIABILIDAD DE UN

SISTEMA DE DISCO STIRLING

Autor: Juan Mara Muoz Snchez

Tutor: Manuel A. Silva Prez

Dep. de Ingeniera Energtica

Grupo de Termodinmica y Energas Renovables

Escuela Tcnica Superior de Ingeniera

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2014

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Proyecto Fin de Carrera Ingeniera Industrial

ANLISIS ESTADSTICO DE VIABILIDAD DE UN

SISTEMA DE DISCO STIRLING

Autor:

Juan Mara Muoz Snchez

Director:

Manuel A. Silva Prez

Dep. de Ingeniera Energtica

Grupo de Termodinmica y Energas Renovables

Escuela Tcnica Superior de Ingeniera

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2014

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Proyecto Fin de Carrera: ANLISIS ESTADSTICO DE VIABILIDAD DE UN SISTEMA DE

DISCO STIRLING

Autor: Juan Mara Muoz Snchez Tutor: Manuel A. Silva Prez

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificacin de:

Sevilla, 2014

El Secretario del Tribunal

INDICE

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INDICE ANLISIS ESTADSTICO DE VIABILIDAD DE UN SISTEMA DE DISCO STIRLING .................. 1

Proyecto Fin de Carrera ............................................................................................. 2

INDICE ....................................................................................................................... 4

MOTIVACIN Y OBJETIVO .......................................................................................... 9

TECNOLOGIA TERMOSOLAR .................................................................................... 11

EL RECURSO SOLAR .............................................................................................. 11

ENERGA TERMOSOLAR ....................................................................................... 12

TECNOLOGA DE TORRE (FOCO PUNTUAL) Cg 103 .............................................. 16

TECNOLOGA DE CANAL PARABLICO (FOCO LINEAL) Cg 101 ........................ 18

CONCENTRADORES LINEALES DE FRESNEL (FOCO LINEAL) Cg 101 ....................... 19

TECNOLOGA DE DISCO PARABLICO (FOCO PUNTUAL) Cg 104...................... 20

COMPARACIN .................................................................................................... 21

ESPAA ................................................................................................................ 22

DISCO STIRLING ....................................................................................................... 23

HISTORIA ............................................................................................................. 23

SISTEMA .............................................................................................................. 26

CONCENTRADOR.................................................................................................. 26

SISTEMA DE SIGUIMIENTO ................................................................................... 29

RECEPTOR ............................................................................................................ 29

MOTOR STIRLING ................................................................................................. 31

EQUIPOS AUXILIARES ........................................................................................... 33

ANLISIS ENERGTICO ......................................................................................... 34

INVESTIGACIN ................................................................................................... 36

OPTIMIZACIN SISTEMA ......................................................................................... 38

OPTIMIZACION DE AREA CAPTACION ................................................................... 38

METODOLOGA EMPLEADA .................................................................................. 38

ANLISIS DE RESULTADOS I (OPTIMIZACIN) ....................................................... 54

ANLISIS ESTADSTICO ............................................................................................. 55

ANLISIS DE PARMETROS .................................................................................. 55

ANLISIS DE LA INCERTIDUMBRE EN LA RADIACIN ............................................ 57

CARACTERIZACIN DE LAS INCERTIDUMBRES. ASIGNACIN DE DISTRIBUCIONES 59

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INDICE

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MTODO DE MUESTREO ...................................................................................... 64

ANLISIS DE RESULTADOS II (ESTUDIO ESTADSTICO) ........................................... 68

ANLISIS DE RESULTADOS ....................................................................................... 71

CONCLUSIONES ....................................................................................................... 73

BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 74

ANEXO I. FLUJOS DE CAJA DESPUS DE IMPUESTOS DE CASO BASE ......................... 76

ANEXO II. PROTOTIPO WGA-ADDS 10 kW ................................................................ 80

INDICE

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NDICE DE FIGURAS

Fig 1 Evolucin y previsin poblacin mundial [13] ....................................................... 9

Fig 2 Crecimiento consumo energtico por regiones ................................................... 10

Fig 3 Espectro solar [29] .............................................................................................. 11

Fig 4 Mapa solar [1]..................................................................................................... 11

Fig 5 Esquema de funcionamiento de CSP [1] .............................................................. 12

Fig 6 ngulo lmite de una parbola [1] ....................................................................... 13

Fig 7 Factor de interceptacin [9] ................................................................................ 14

Fig 8 Sombras y bloqueos [1]....................................................................................... 15

Fig 9 Flujo de radiacin en kWh/m2 en el receptor [9] ................................................ 15

Fig 10 Desviacin de foco ideal [9] .............................................................................. 16

Fig 11 Central de tecnologa de torre PS20 Abengoa Solar, Sevilla [1] ......................... 16

Fig 12 Esquema de funcionamiento de central de torre Gemasolar, Fuentes de

Andaluca, Torresol Energy [1] .................................................................................... 17

Fig 13 Colector cilindro parablico [2] ......................................................................... 18

Fig 14 Esquema de funcionamiento de planta de cilindro parablico [2] ..................... 18

Fig 15 Concentrador lineal de Fresnel[2] ..................................................................... 19

Fig 16 Colector disco parablico [2]............................................................................. 20

Fig 17 Localizacin centrales solares termoelctricas en Espaa [25] .......................... 22

Fig 18 Sector termosolar en Espaa [25] ..................................................................... 22

Fig 19 Potencia instalada en Espaa [25] ..................................................................... 22

Fig 20 Produccin termosolar mensual (GWh) [25] ..................................................... 22

Fig 21 Prototipo EURODISH [1] .................................................................................... 24

Fig 22 Prototipo BIG DISH [33] .................................................................................... 25

Fig 23 Prototipo SunCatcher SES [36] ......................................................................... 25

Fig 24 Prototipo PowerDish Infinia [37] ....................................................................... 25

Fig 25 Esquema de sistema disco Stirling [8] ............................................................... 26

Fig 26 Tipos de estructura de disco [9] ........................................................................ 27

Fig 27 Comparacin estructuras de disco [9] ............................................................... 27

Fig 28 Disco parablico de mdulos cncavos [1] ........................................................ 28

Fig 29 Esfuerzos sobre un captador, sin viento (dcha), y con viento (izq) [9]................ 28

Fig 30 Esquema de receptor de disco Stirling [2] ......................................................... 29

Fig 31 Receptor de tubos de iluminacin directa [2] .................................................... 30

Fig 32 Receptor de tipo HEAT PIPE [2] ........