1ra. Jornada técnica de
GENERACIÓN SOLAR TERMOELÉCTRICA
GESTE 2010
Estado actual y perspectivas de futuro
Leganés, 4 de noviembre de 2010.
Organización: Edgardo D. Castronuovo, Julio Usaola García e Ismael Sánchez Rodríguez-Morcillo. Universidad Carlos III de Madrid.
Mayores informaciones: Edgardo D. Castronuovo, [email protected]
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 1
GENERACÍON SOLAR TERMOELÉCTRICAGESTE 2010
Félix M. Téllez Sufrategui
Unidad Sistemas de Concentración Solar
Plataforma Solar De Almería
CIEMAT
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica.
Opciones Tecnológicas
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¿Qué es Generación Solar Termoeléctrica?Principio de Funcionamiento
Concentrating solarcollectors
Steam or Gas turbine
& Generator
Utility Grid
Electricidad
(Opcional)Almacen-amiento
(Opcional)ApoyoFósil
Vapor,o Gas
Se utiliza Energía solar concentrada para elevar la temperatura de un fluido calo portador (opcionalmente en combinación con uso de Gas Natural y/o Almacenamiento térmico) para accionar turbinas de vapor, de gas o motores de pistón y generarelectricidad o una combinación de calor y electricidad.
Vapor,Sales,Gas,…
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Panorama Actual
Ø La Solar Termoeléctrica se basa en Tecnologías de Concentración Solar (TCS) que facilitan el aprovechamiento industrial del recurso solar (disperso en espacio y variable en el tiempo).
Ø Solo Utilizan la componente DIRECTA de la Radiación Solar, de modo que requieren dispositivos de seguimiento del movimiento relativo del Sol.
Ø Las TCS tienen muy diversas aplicaciones: desde el laboratorio (p.e. suministrando altos flujos energéticos en muy poco tiempo) a aplicaciones industriales (calor industrial deproceso, producción de electricidad, ...combustiblessolares).
Ø Concentrar la radiación solar, CS, permite obtener mayorestemperaturas y/o flujos energéticos, aumentar las eficiencias térmicas y/o termodinámicas y reducir los costes de conversión (por ej. en electricidad).
Ø La producción de Electricidad (Solar Termoeléctrica, ESTE) es la principal aplicación actual de estas tecnologías de Concentración solar
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“Atributos” básicos de la Solar Termoeléctrica frente a otras opciones
Ø Amplio margen Técnico-Económico para Reducción deCostes. Actualmente ~0.13-0.25€/kWh (dependiendo del recurso,del país, de la opción tecnológicaetc.).
Ø Para generación centralizada(plantas entre 10 y 400 MWe) se considera “Gestionable”.
Fossil Hybridization
12a noon 12a4a 4 p8a 8p
• Hibridación con Gas:Ciclos Combinados
l Hibridación con Carbón,fuel oil, o gas : Ciclos deVapor
l Uso de Almacenamientotérmico Para producir enhoras pico, extender la producción o adaptar a la demanda
Generación Centralizada
n Horas Pico e Intermediasl Alto valor, mercados “verdes”
12a noon 12a4a 4p8a 8p
6 hours of storage
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La Gestionabilidad de la STE facilita el ajuste Diario y Estacional de la Demanda
La Solar Termoeléctrica puede suministrar electricidad en horas de máxima demanda en verano, cuando la hidroeléctrica y la eólica son escasas.
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Crecimiento de la Demanda Pico en España 2000-2004
La demanda Pico en Verano es cada vez más relevante
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Dr. Gerhard Knies, Loccum20-01-2007
Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation TREC 7
La Gestionabilidad con Almacenamiento Térmico se consigue „multiplicando“ el campo Solar
Thermal Storage = solar energy at night!
+ power generation by demand: firm capacity
steam at day time:
just more collectors + storage tanks, not more power-plants:
during day for night at night
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Capacity of Heat Storage options
CHEMICAL THERMAL MECHANICAL
Hyd
rog
en (
100
bar
)
3
00
Nat
ura
l Gas
10
00
Liq
uid
Hyd
rog
en
23
80
Met
han
ol
430
0
Liq
uid
Nat
ura
l Gas
58
00
Fu
el O
il, G
aso
line
900
0 -
1100
0
Bit
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1
2000
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50
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5
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700
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Ste
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100
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6
0
Pr.
Air
(10
0 b
ar)
10
0.8
Pu
mp
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ge
(300
m)
0.1
1
10
100
1000
10000
100000
Vo
lum
esp
ecif
icen
erg
y co
nte
nt
(kW
h/m
3) Solar TRES
PS-10
Air Tech.
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• Short-term to mid-term → Electricity productionElectricity production (=STP)(=STP)
• Mid-term to long-term → Solar ChemistrySolar Chemistry
STP is a “short term” Objective of the Solar Concentration Technologies
FinalFinalObjective:Objective:
Productionof “solar”fuels
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Panorama Actual
Ø El relanzamiento industrial de la STE (CSP en inglés)ha añadido, en 2009, 275 MWe a los 354 MWe desplegados en 1986-1991 y cerrará el año 2010 con otros 600 MWe , que colocarán a España como elpaís con mayor potencia STE instalada (con el 59% de los 1292 MWe de potencia total mundial parafinales de 2010).
Ø Frente a las solicitudes de hasta 15 GWe con tarifadel RD 661/2007, se han aprobado unos 2.4 GWe de STE que se conectarán, en España, antes de finales de 2013. No obstante aún se tienen dudassobre los incentivos para mantener el despliegue dela STE a partir de 2013
Ø En EE.UU. Se está reactivando el despliegue conproyectos apoyados por el US Department of Interior de hasta 4.5 GWe a impulsar desde finalesde2010.
Ø El total, contabilizado (a principios de 2010) es deunos 10.7 GWe en varios estadios de desarrolloprincipalmente en España, región MENA y EE.UU..
Ø Por tecnologías prevalecen los CP, con 5.6 GWe,seguidos por los sistemas de RECEPTOR CENTRAL con proyectos totales de ~3.5 GWe y las Disco-Stirling con 1.6 GWE. Los 0.03 GWe de canalesFresnel son meramente testimoniales
Ø A Medio plazo el despliegue de 20 GWe para 2020 se observa como realista. (La inversión asociada a estedespliegue estaría entorno a 75,000-100,000 M€)
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2007...2013: 2º Lanzamiento Industrial de la Solar Termoeléctrica: …en España
Ø En España se dan condiciones especialmente favorables por variasrazones:
• El actual marco de apoyoinstitucional (RD 436/ 2004 ->~0.23 €/kWh,.. RD 661/2007 ~0.27€/kWh,.. + incentivos europeos,nacionales, regionales, etc.)
• Importante experiencia enproyectos de I+D y demostración(Plataforma Solar de Almería)
• Quizá el mayor recurso solar anivel Europeo
• La existencia de un sectorindustrial interesado en estos desarrollos (ABENGOA, ACS,SENER, IBERDROLA, ...ACCIONA,…)
• 2007: Inauguración de PS10 (11 MWe) y comienza la construcciónde 7 nuevas plantas
• 2007-2013... Factible construcciónde los 2400 MWe en el Registro de Pre-asignación derivado del Plan de Energías Renovables (2005-2010)
• 2014 …??
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 12
CSP developments in USA(Unos 10 GWe; CP ~5.5; DS ~ 2; RC. Unos 3.5
GWe!!)
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Potencial de las Plantas Solares Termo-eléctricas
Clasificación de Zonas por su Radiación Solar Directa Normal
Baja(<1600 kWh/m2·a)
Aceptable(2000 kWh/m2·a)
Excelente(>2200 kWh/m2·a)
Buena(2200 kWh/m2·a)
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Source: Emerging Energy Research
CSPCSP technologytechnology forecastforecast, 2014, 2014
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Una revisión rápida de las Opciones Tecnológicas (STE)
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Tipologías de SCS
Tecnologías de Concentración solar sedistinguen usualmente por la forma y relación entre concentrador y el receptor. Las mas usadas:
Ø Sistemas de foco puntual:• Plantas de Receptor Centralen TORRE
(Receptor fijo en “centro” ususlmentesobre Torre. concentrador segmentado con simetria 2D)
• Plantas de Disco-Motor (~Stirling).Receptor y concentrador en eje óptico.Concentrador continuo o segmentado pero sobre conformación paraboloide continua.
Ø Sistemas de Foco lineal• Plantas de CANALES – PARABÓLICOS
(receptor y concentrador en eje ópticocon simetría 1D)
• Plantas con COLECTORES LINEALES DE FRESNEL (Receptor fijo; concentrador segmentado)
Ø Otras: Concentración solar en laboratorio:
• Hornos solares• Sistemas Beam-Down• …
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Campo solar
Bloque de Potencia
Vista de una planta típica
Planta Solar Termoeléctrica con Canales Parabólicos
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Concentradores Cilindro-Parabólicos, CCP
Ø Receptor en foco lineal.Seguimiento en 1 eje; limitado a ~500ºC. Flujos de 20-80 kW/m2.
Ø Ciclos de Vapor Rankine convencionales
Ø Eficiencia (anual) conversiónsolar-electricidad ~10-15%(media anual)
Ø Factor de capacidad ~ 20-50%Ø 354 MWe operando en California
desde 1989 ...+ 1MWe en Arizona (2006) + 64 MWe en Nevada (2007) + ...50 MWe Andasol 1 (2008) + (50 Andasol2, Solnova, Extresol, …)…
Ø ~ 5000 MWe para 2014-15
Turbina de vapor
Condensador
Precalentador de presión baja
Desaireador
Sobrecalentador
Precalentadorsolar
Recalentadorsolar
Generadorde vapor
Tanque de expansión
Depósito desal caliente
Colectores Solares
Depósito desal fria
Almacenamiento de dos tanques de sal
Esquema conceptual planta tipo Andasol
United States: Construction 64MW Nevada Solar One
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Configuración de Planta
295 ºC aceite
395 ºC aceite
.
CondensadorG
Generadorde vapor
.
Desgasificador
RecalentadorTanque expansión del aceite
Turbina de vapor
Precalentador
Vapor sobrecalentado104bar/380ºC)
Vapor recalentado 17bar/371º C
G
Cam
po S
olar
La tecnología que está demostrada comercialmente (>400 MWe) es la llamada HTF (Heat Transfer Fluid)
Planta Solar Termoeléctrica con Cilindro Parabólicos
(hot tank)
(cold tank)
Sales Fundidas
(tanque caliente)
Sales fundidas
(tanque frio)
IntercambiadorAceite/sales
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Ø Las plantas SEGS continuanmejorando la disponibilidad y prestaciones
Ø Los costes de O&M han disminuido un 30% en los 10 años de experiencia en desarrollo• Estos resultados son aplicables
a otras plantas ESTE
En busca de reducción de coste final de la electricidad se están desarrollando nuevos conceptos de componentes y se requiere mayor competitividad en algunos de ellos
Kramer Junction SEGS Plant Mejoras
0
100
200
300
400
500
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
To
tal O
utp
ut
(GW
h)
0
1
2
3
4
5
O&
M C
ost
(¢/
kWh
)
KJC
DISS/PSA
Estado de la tecnología CCP
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 21
ü Nuevos diseños de de estructuras de colector para reducir los costes deinstalación
ü Templado de espejos conformados para aumentar durabilidad
ü Esquemas de Generación Directa de Vapor para alcanzar mayor simplicidad ymayores eficiencias
EuroTroughSolargenix LS-3
SenerTrough
Nuevos Desarrollos e Innovacionestecnología CCP
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• Esquemas de Generación Directa de Vapor (DSG versus HTF) para alcanzar mayorsimplicidad y mayores eficiencias
Auxiliary heater
Solar fiel
d
De-gasifier
Condenser
Steam turbine
DSG Plant
Steam at 104 bar/400 ºC
Water at 114 bar / 200 ºC
Super-heater
Steam Generator
.
Degasifier
Re-heaterOil expansion tank
Auxiliary heater
Solar Field
Steam turbine
Condenser
Oil at 295 ºC
Oil at 395 ºC
Steam at 104 bar/380 ºC
Oil
circ
uit
HTF Plant
Nuevos Desarrollos e Innovacionestecnología CCP
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ü Nuevas Soluciones de Almacenamiento Térmico:a) Con hormigón,
400 kWh thermal storage prototype module with concrete
Tube heat exchanger
1,7 m
1,3 m9 m
Nuevos Desarrollos e Innovacionestecnología CCP
ü Nuevos diseños de de estructuras de colector para reducir los costes deinstalación
ü Templado de espejos conformados para aumentar durabilidad
ü Esquemas de Generación Directa de Vapor para alcanzar mayor simplicidad ymayores eficiencias
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ü Nuevas Soluciones de Almacenamiento Térmico:a) Con hormigón,
Nuevos Desarrollos e Innovacionestecnología CCP
ü Nuevos diseños de de estructuras de colector para reducir los costes deinstalación
ü Templado de espejos conformados para aumentar durabilidad
ü Esquemas de Generación Directa de Vapor para alcanzar mayor simplicidad ymayores eficiencias
200 kWh thermal storage prototype module with PCM
b) Con Materiales de Cambio de Fase (PCM)
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Receptor
Reflectores rectangulares
Concentrador Lineal Fresnel
(Variante/Innovación de CCP)
Segmentos longitudinalesde espejos
Ejes de giro
Tubo absorbedor
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26
Concentrador Lineal Fresnel
(Variante/Innovación de CCP)
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Campo de Helióstatos
Receptor
Bloque de Potencia
Torre
Planta Solar Termoeléctrica de Receptor Central
Heliostatos
Receptor
AlmacenamientoTérmico
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Sistemas de Receptor Central, SRC
§ Seguimiento en 2 ejes,Temperaturas 250ºC- 1100 ºC.Flujos de 300-1000 kW/m2
§ Primera planta comercial (a nivel mundial) se inauguró en Marzo. 2007 (Solucar-PS10), PS20 en Mayo 2009!!
§ Ciclos Rankine, Brayton, Combinados
§ Precedentes (demostración) Solar One y Solar Two de 10 MW y CESA-1 (1 MW)
§ Eficiencias (anuales) conversiónsolar-electricidad: 12-16%
§ Factores de capacidad hasta ~65%§ Proyectos en marcha:
− 50 MW en España− …3,500 MWe en EE.UU. − 100 MWe en Sudáfrica ¿?− 50 MWe en MENA ¿?
COST AND PERFORMANCE FORECASTS, SL-5641 2003.
Storage TankCold Salt
Storage TankHot Salt
ConventionalEPGS
Steam Generator
PS-10
PS-20
FV
15
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 29
SRC, Experiencia: Plantas de Demostración(~0.3 a 10 MWe)
...
Sept 2006
2008
PS-20*
Steam
20 Steam 2008
...
Sept 2006
2008
PS-20*
Steam
20 Steam 2008
Solar Two
PSA
n Tras las plantas de demostración, seconsidera probado el potencial y fiabilidad de los SRC.
n Las referencias siguen siendo Solar One-Solar Two y los dos sistemas de la PSA (CRS y CESA-1), con tres opciones tecnológicas preferentes: agua-vapor,Sales fundidas y Aire.
n Curva de aprendizaje reactivada conPS10, PS20,…
Sunshine-Nio; Japón
Solar One
Eurelios en Adrano (Italia)
Weitzman (Israel)
Crimea (URSS)
Sandia (EE.UU)
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 30
l Helióstato: (Representa ~50% de la inversión) Ha mostrado un comportamiento excelente, con tendencia a desarrollos de mayor tamaño y costes específicos menores.
l Referencia actual: l Helóstatos de 120 m2l Oferta comercial de ~200
€/m2 (instalado)l Aún hay potencial de reducción
de costes …
l Receptor: Muchas tipologías y tamaños (entre 1s KW y 10s MWs)desarrollados. Muchos desarrollo han probado la facilidad de operación y altos rendimientos (~75-85%).
l Pendiente demostrar la durabilidad (¿30 años?)l Los sistemas avanzados potencian los diseños con fluidos que trabajen a
temperaturas altas: vapor sobrecalentado/supercrítico (500-650 ºC). Aire (700-900 ºC), operables con mayores flujos solares y esquemas hibridos.
Solar Two
TSA
GM-100
ASM-150
SAIC-170
ATS-150
SANLUCAR 120
SRC. Estado de la Tecnología
Planta/PEQUEÑO HeliostatoESOLAR (www.esolar.com)
Planta Piloto y Pequeño Heliostato (7.3 m2) de Bright Source&LUZ 2
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 31
SRC. Estado de la TecnologíaHELIOSTATOS
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 32
SRC. Estado de la TecnologíaHELIOSTATOS
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 33
l Almacenamiento térmico bien resuelto cuandose utilizan sales fundidas como fluido calo portador y relativamente resuelto para aireatmosférico
l Para sistemas que utilizan agua-vapor o airepresurizado la solución de almacenamiento requiere I+D+D.
l La reducción de costes (< ~20 €/kWh) en los primeros desarrollos de plantas es también un reto.
SRC : Estado de la Tecnología
TSA
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 34
SRC: Primeras plantas comerciales.
PS 10 y PS 20
Vista aérea de las Plantas PS-10 y PS-20 de Abengoa (Sevilla)
Torre de la planta PS-10
EmplacementNominal Power
Tower HeightReceiver Technology
Receiver GeometryHeliostats
Thermal Storage TechnologyThermal Storage Capacity
Steam CycleElectric Generation
LandAnnual Electricity Production
Genera l Desc r i p t i on Sanlúcar M. (Sevilla), Lat 37.4º, Lon 6.23º 1 1 . 0 2 M W e 100m Saturated Steam Cavity180º, 4 Pannels 5m x 12m 624 @ 121m2 Water/Steam 15MWh, 50min @ 50% Rate 40bar 250ºC, 2 Pressures 6.3kV, 50Hz -> 66kV, 50Hz 60Has 23 .0GWh
11.0MWe
Heliostat Field
Solar receiver
Steam Storage System
40 bar, 250ºC»Steam
Drum
Turbine
Heliostat Field
Steam Storage System
Steam
Condenser0,06 bar, 50ºC
SteamDrum
Turbine
≈
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 35
PS20. Already in Commercial application
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 36
Alpine Sun Tower: Planta de 92 MWe de eSolar enCalifornia
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Ivanpah: 440 MWe (de Brightsource ~Luz2) en California
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 38
Planta en Dahan- China(vapor sobrecalentado – 1.5 MWe, 350 ºC)
Ø Planta experimental de 1,5 MW, compuesta por un campo solar de 100 helióstatos curvos y una torre de 100 m de altura.
Ø Receptor de agua vapor sobrecalentado. Ø Sistema de almacenamiento térmico en dos
tanques que usa aceite térmico como mediode acumulación de calor. El tanque calientealmacenará a temperaturas superiores a los 350ºC, necesarias para producir vaporsobrecalentado.
Ø El uso de aceite, frente a la opción de sales fundidas, se elige por el menor coste y el menor punto de solidificación del aceite.
Ø Construcción a iniciar antes de finales de 2010.
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 39
SRC: Primeras plantas comerciales,SOLAR TRES / GEMASOLAR
Demostración/Validación
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 40
SRC: Primeras plantas comerciales,SOLAR TRES / GEMASOLAR
Proyecto parcialmente subvencionado por la CE (Contrato No. NNE5/2001/369), a través de un consorcio formado porSENER, CIEMAT, ALSTOM-SIEMENS, SAINT GOBAIN y GHERSA.
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 41
SRC: Nuevos Desarrollos e Innovaciones(Tecnología de Aire atmosférico y Presurizado)
Tecnología de Aire Atmosférico
üCiclos tipo RankineüFuncionalidad probada pero altos costes de receptor
Incident solar flux
ambient air
absorber structure
SiSiC cup
cooling air
orifice
insulation
hot airInternal air ducting
SiSiC absorber & SiSiC cup material
Incident solar flux
ambient air
absorber structure
SiSiC cup
cooling air
orifice
insulation
hot airInternal air ducting
SiSiC absorber & SiSiC cup material
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 42
SRC: Nuevos Desarrollos e Innovaciones(Tecnología de Aire atmosférico y Presurizado)
Tecnología de Aire a Presión
üCiclos tipo Brayton o CombinadosüLimitaciones en diseño de receptor y campo de heliostatos
absorber
air inlet
air outlet
secondary concentrator window
Solarunit
CombinedCycle Plant
GasTurbine Steam Cycle
HeliostatField
Receiver
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 43
Campo de Colectores Solares
Concentrator
Estructura
Disco Stirling Típico (WG Associates,10-kWe)
Motor Stirling solarizado
Discos Parabólicos Stirling
Receptor /Motor
Reflector
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 44
Discos Parabólicos, DP
§ Seguimiento en 2 ejes. Disco Parabolico. Temps. De 700-800 ºC.Flujos de 500-3000 kW/m2.
§ Ciclos Stirling y Brayton§ Amplia variedad de diseños han
demostrado los altos rendimientosrequeridos a nivel comercial
§ Efic. Conversión solar-electricidadanual 20-22 %
§ A punto de conectar la primera planta comercial a red. Algunasunidades conectadas.
§ Permite Generación en zonas aisladas o en plantas centralizadas.Módulos de 10-25 kWe (Stirling)
§ Proyectos de plantas:§ España: ~0.1 +1 MWe§ EEUU: 800 MW (SCE - 20,000
discos…) + 300 MW conSDG&E – 12,000 discos…)
Advanco ('82-'85)
MDAC ('83-'88) Boeing/SES (‘98-’99)
SBP/Almeria('88-'99)
Cummins('89-'96)
Disco Australiano (400 m2 y 90 kWe!)
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Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 45
l Los costes de inversiónson, actualmente, la mayor barrera
l La variedad de diseños de discoconcentrador (paraboloide continuo/facetado + estructura,..) y de receptores-motores han demostrado altas eficiencias (record de 29.5% solar-electricidad)
l La Durabilidad del motor-receptorrequiere mejoras
DP, Estado de la tecnología
SBP/Solo
Boeing
SAIC/STM
STM
Solo
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DP, Futuro
ØEmpresas Europeas y de EE.UU. Están desarrollando las primeras unidades comerciales (SBP, SES,..)
ØLo previsible es que los costes disminuyan enormemente (desde los actuales 8000-10000 €/kWe pico)cuando se comience la producciónen masa.
I+D:
ØDesarrollos de motores híbridos (solar-fuel), ciclos brayton, cogeneración, ...
ØConcentradores de menor coste específico...SBP/Solo
SAIC/STM
SES/Boeing
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Nuevos desarollos
Infinia Corp., EEUUØ 3 kWeØ Pistón libreØ Unos prototipos en operaciónØ comienzo de fabricaciónØ Primera planta (~1 MWe) en
construcción en EspañaØ Alta espectación sobre costes y
funcionamiento
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Renovalia Energy e Iberdrola Renovables han alcanzado un acuerdo para evaluar "equipos desegunda generación termosolar" (Disco-Stirling de marca Infinia) en el complejo que IberdrolaRenovables tiene en Puertollano.
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¿Qué Tecnología CS Termoeléctrica elegir?
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Ventajas / Inconvenientes
Cilindro-ParabólicosDiscos-StirlingReceptor Central
Menor Temperatura => menor calidad del vapor.
Limitación debida a propiedades de los
fluidos (aceite < 370ºC) y recubr. selectivos
Apoyo fósil no demostrado.Problema de
almacenamientoMuy altos costes de
inversión
Alta inversión.Costes reales no bien
conocidos.Alta Temperatura de
operación requiere alta tecnología (> coste).
Inconvenientes
DisponibilidadComercial. 15-20 años
demostración.Almacenamiento
demostrado.
Muy alta eficiencia de conversión (Demostrado
29.5% pico)
Perspectivas a medio plazo de altas eficiencias (~18-
20%) y grandes Factores de Capacidad (hasta 70%)
Ventajas
Plantas comerciales . Unidades de hasta 80 Mwe; Capacidad total:
~420 MWe
Prototipos y Demostración entre 9-50
KWe
Prototipos y Demostraciónhasta 10 MWe
Situación
Generación CentralizadaGeneración AisladaGeneración CentralizadaAplicación
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Potencial reducción de costes de la ESTE
Ø La reducción de costes de la Eólicaes un ejemplo para la ESTE. Los costes iniciales eran elevados y se redujeron al aumentar la capacidad instalada (razón de aprendizaje ~20%)
Ø La ESTE podría seguir una reducción semejante (con razón de aprendizaje estimada de la esperiencia Californiana de ~8%).
Ø Conseguir la instalación de 5000MWe conduciría a reducir el coste a la mitad (7-9 c€/kWhe).[= Propuesta GMI]
Ø Estrategia combinada:• 1) Mayores tamaños de planta; • 2) Producción en serie de
componentes;• 3) Mejora tecnológica (I+D)
Capacidad y Coste de la Eólica
0
5
10
15
20
1984 1989 1994 1999
Year
cen
ts/k
Wh
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Cap
acid
ad A
cum
ula
da
(MW
)
Cost Cumulative World Production
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0,180
0,200
100 100000Capacidad Total Instalada [MWe]
LE
C [€
/kW
h]
7 €-cts/kWh
1000 10000
LEC (FCR=0,11, DNI =2000 kWh/m²a)LEC (FCR=0,11, DNI =2350kWh/m²a)LEC (FCR=0,11, DNI =2700 kWh/m²a)
5000 MW0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0,180
0,200
100 100000Capacidad Total Instalada [MWe]
LE
C [€
/kW
h]
7 €-cts/kWh
1000 10000
LEC (FCR=0,11, DNI =2000 kWh/m²a)LEC (FCR=0,11, DNI =2350kWh/m²a)LEC (FCR=0,11, DNI =2700 kWh/m²a)
5000 MW
ESTE
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En resumen:
Ø Enorme potencial para la Solar Termoeléctrica a medio Plazo (¿5% de la electricidad mundial para 2040?, ¿18-66 GWe en España?, de Electricidad “gestionable”).
RETOS (para un éxito semejante al de la eólica):Ø Las primeras plantas han de ser “un éxito”Ø Reducir los costes de generación:
• Despliegue continuado de plantas, con tiempo de incorporar innovaciones
• Mayor competencia• Nuevas tecnologías / Innovaciones• Plantas de mayor tamaño
Ø Reducir el consumo de agua (de los ciclos de vapor) que las hagacompatibles con zonas desérticas
Ø Promover la cooperación e interconexión eléctrica con el Norte de África (y el Medio Este), auténticas “minas solares”.
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…Desde la Plataforma Solar de Almería (PSA),
seguiremos “acompañando” (con I+D+…) el despliegue comercial de la Solar Termoeléctrica
Panorama Actual y Perspectivas de Expansión de la Solar Termoeléctrica. 4.Nov. 2010. F. TéllezSlide 54
www.psa.es
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