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- Tutorial nº 134 -

Planta Termosolar con Tecnología de Torre

La energía solar por concentración (conocida como CSP, por sus siglas en inglés) se ha convertido en una de las principales formas de obtención de energía de forma renovable que ha alcanzado un gran desarrollo en los últimos tiempos en todo el mundo.

Este novedoso sistema, empleado sobretodo para la generación de electricidad, es la tecnología en que se basan las denominadas plantas de energía solar termoeléctrica o también llamadas plantas de energía solar por concentración (CSP, Concentrated Solar Power), cuya fuente primaria de energía es la propia radiación solar.

Estas plantas también cuentan con un sistema de almacenamiento de calor que permite su funcionamiento en horas de baja o nula radiación solar, lográndose así una mejor gestión en la generación de electricidad, sin necesidad de tener que contar con sistemas alternativos o de respaldo de fuentes de energías de origen fósiles.

La energía solar por concentración (CSP) es un tipo de tecnología solar que básicamente consiste en concentrar calor (procedente del sol) en un punto. Este calor obtenido del sol posteriormente será empleado para la generación de vapor, que a su vez será utilizado para impulsar una turbina para producir electricidad.

Además, como ya se ha dicho, las plantas de energía solar termoeléctricas suelen incorporar también un sistema de almacenamiento que les permite poder funcionar constantemente, ya que parte del calor generado durante las horas de mayor irradiación solar es almacenado, lo que va a permitir poder seguir produciendo vapor y generar energía eléctrica en momentos de ausencia de irradiación solar.

En la actualidad, la energía solar por concentración (CSP) es una tecnología que está siendo ampliamente utilizada para la construcción de nuevas centrales de generación eléctrica de alta potencia, para lo cual se emplean básicamente dos tipos de configuraciones:

•  Plantas Termosolares de Torre Central

•  Plantas Termosolares de Captadores Cilindroparabólicos

Plantas Termosolares de Torre Central: Aunque, más adelante se explicará con más detalle este tipo de plantas, las plantas termosolares de torre central consta de un campo donde se distribuye un conjunto de helióstatos (espejos planos) alrededor de una torre central. La radiación solar es reflejada por estos helióstatos hacia un mismo punto de la torre, de manera que se consigue concentrar el calor del sol sobre un receptor central montado en la parte superior de una torre, que suele ser de más de 100 metros de altura. Por el interior de este receptor circula un fluido térmico, que suele ser una mezcla de sales fundidas, que permiten absorber esta radiación solar altamente concentrada y convertirla en energía térmica que queda contenida en este fluido. Posteriormente, este fluido se conduce mediante conductos convenientemente aislados para evitar pérdidas de calor, hacia unos intercambiadores de calor donde se transfiere la energía térmica del fluido hacia conductos de agua para generar vapor a alta presión, que será utilizado para mover una turbina, cuyo eje estará conectado con un generador eléctrico para producir electricidad.

Plantas Termosolares de Captadores Cilindroparabólicos: En este tipo de plantas, los espejos reflectores tienen forma de canal con sección parabólica, y están dispuestos en hileras horizontales distribuidos por el campo solar. Estos captadores cilindroparabólicos disponen de un tubo colector situado en el foco de la sección parabólica del espejo, que recorre de extremo a extremo cada captador y por el que circula el fluido de transferencia de calor (que suele ser un tipo de aceite térmico sintético). Este tubo colector por donde circula el aceite térmico, al estar situado justo en el foco de la parábola del captador, va a permitir concentrar la luz solar que refleja los espejos del captador sobre dicho tubo, calentando el aceite de su interior. Del mismo modo que en el tipo de planta anterior, el aceite caliente que sale de los captadores se empleará para vaporizar agua que, conducida a una turbina de vapor, accionará un generador para producir la energía eléctrica que se inyectará a la red.

Ambas tecnologías, ya sea de torre o de captadores cilindroparabólicos, cuentan con un sistema de almacenamiento térmico a base de sales fundidas, lo cual va a permitir a este tipo de plantas generadoras de electricidad varias ventajas adicionales:

-  Evitar fluctuaciones en el suministro.

-  Poder continuar con la producción de energía eléctrica en horas de ausencia de radiación solar, en las que no es posible la generación directa.

-  Poder trasladar los picos de producción de la energía eléctrica de acuerdo con las necesidades de la demanda.

Centrando el estudio en las plantas de torre central y helióstatos, este tipo de tecnología requiere la instalación de un sistema de receptor de alta concentración, emplazado en la parte superior de una torre, y un sistema de almacenamiento térmico de alta temperatura a base de sales fundidas.

Planta Termosolar con Tecnología de Torre

En las plantas de torre central, el campo de helióstatos (espejos planos) reflejan la radiación solar en el receptor situado en lo alto de una torre por el que circulan sales de nitrato fundidas.

Cada helióstato consta de un mástil vertical que en su cabeza se acopla una estructura que soporta un conjunto de espejos planos que pueden sumar de 120 a 180 m2 de superficie reflectante.

El conjunto de espejos que conforman cada helióstato dispone de un sistema de seguimiento de la posición del sol, totalmente motorizado y automatizado que se mueve sobre dos ejes, normalmente en altura y azimut, lo que va a permitir, con los movimientos apropiados de la estructura que soporta los espejos, mantener el reflejo de los rayos solares sobre el receptor de la torre.

El receptor de la torre, sobre la que se dirigen los rayos solares reflejados por los helióstatos, se compone de una superficie absorbente, que permite retener la energía térmica de los rayos reflejados, y que envuelve a un entramado de tubos interiores por donde circulan las sales térmicas.

Estas sales son impulsadas desde un "tanque frío" situado a los pies de la torre, hasta el receptor situado en la parte superior de una torre, donde se calientan al recibir el reflejo de los helióstatos hasta alcanzar una temperatura aproximada de 565º C. Estas sales calientes bajan de la torre por otra tubería hasta un intercambiador de calor, donde se transfiere toda la energía térmica a un flujo de agua para generar vapor de agua.

Posteriormente, este vapor de agua, una vez que ha sido acondicionado para alcanzar unos determinados valores de flujo, presión y temperatura, es transportado mediante conductos hasta una turbina de vapor para generar electricidad.

En condiciones de máxima insolación, donde la energía térmica obtenida por radiación solar es mayor que la demanda por la turbina, parte de esas sales calientes que bajan de la torre se almacena en un "tanque caliente", convenientemente aislado de manera que las sales almacenadas en su interior puedan conservar todo el calor para poder utilizarlo posteriormente en momentos de baja radiación solar.

Las sales almacenadas en el tanque caliente, que pueden mantenerse a temperaturas por encima de los 500º C, se emplearán en momentos de nula o poca radiación solar, y se encargarán entonces de ceder el calor almacenado al sistema de generación de vapor, y así poder continuar generando energía eléctrica.

En definitiva, la energía solar por concentración es limpia, de origen renovable y fiable, que puede ser empleada para producir electricidad durante los picos altos de demanda y tiene el potencial para satisfacer, en el futuro, las necesidades crecientes de cualquier sociedad moderna.

 

 

 

 

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