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Termosolares

El Futuro de la Termosolar: Plantas Híbridas

ÍNDICE:

1. ISCC (Integración Solar en Ciclos Combinados).

2. PLANTA HIBRIDA FRESNEL-BIOMASA.

3. PLANTA HIBRIDA TORRE-CICLO COMBINADO.

4. COSTES.

  INTRODUCCIÓN.

Las plantas hibridas consisten en centrales térmicas normales como pueden ser de carbón, gas, fuel, biomasa y ciclos combinados, pero lo que se consigue al hibridarlas es que parte de la energía necesaria para calentar el vapor proceda del Sol, con el consiguiente ahorro de combustible y de emisiones, gracias a esta combinación se aúnan las ventajas de las térmicas de combustibles de poder producir energía de forma constante y de las térmicas solares, coste del combustible cero.

1. ISCC (Integracion Solar en Ciclos Combinados).

La tecnología ISCC combina todos los beneficios de la energía solar con los beneficios de un ciclo combinado. El recurso solar sustituye parcialmente el uso del combustible fósil con el ahorro de emisiones que ello supone. El campo solar se construye a partir de tecnología cilindro-parabólica.

1.1 El ciclo combinado convencional.

Una planta convencional de ciclo combinado, está formada por una turbina de gas, un recuperador de calor y una turbina de vapor. En el caso de una planta híbrida solar ISCC, se utiliza la energía solar como energía auxiliar que permitirá incrementar el rendimiento del ciclo, y disminuir las emisiones.

1.2 El ciclo combinado-solar

El funcionamiento de una planta híbrida de ciclo combinado-solar, es semejante al de una planta de ciclo combinado convencional. El combustible  se quema normalmente en la cámara de combustión de la turbina de gas. A los gases de escape que se dirigen al recuperador de calor, se les añade el calor proveniente del campo solar, resultando en un aumento en la capacidad de generación de vapor y consecuentemente un incremento de producción de electricidad en la turbina de vapor.

Figura 1. Esquema de funcionamiento planta ISCC.

1.3 Requisitos básicos para la instalación de una ISCC.

A la hora de instalar plantas solares híbridas de ciclo combinado, se deben cumplir los siguientes requisitos:

1) Topografía: la zona debe ser llana, preferiblemente con una pendiente inferior al 1%

2) Irradiación: el aislamiento directo normal (DNI) debe ser tan alto como sea posible

3) Disponibilidad de agua: se necesita agua para refrigerar el bloque energético

4) Transmisión eléctrica: se requieren líneas eléctricas y capacidad de transmisión para que la energía solar pase de la planta al consumidor.

Figura 2. Tabla de superficie ocupada por una ISCC.

2. PLANTA HIBRIDA FRESNEL-BIOMASA.

Figura 3. Planta Fresnel.

Actualmente uno de los sistemas de hibridación que más se están desarrollando es el sistema de colectores Fresnel junto con calderas de biomasa.

El sistema se basa igual que en el anterior caso, el calor obtenido por medio de la termosolar sirve para aumentar la temperatura del vapor y así ahorrar en combustible, en este caso el combustible sería biomasa, consiguiendo con ello también un ahorra de emisiones de CO2.

 Principales ventajas de las termo solares Fresnel:

1) Robustez, a la vez que la construcción es de bajo coste.
2) Sus principales componentes son acero, vidrio y agua.
3) Uso eficiente de la tierra, requiere menos extensión.
4) Refrigerado por aire, mínimo de uso del agua.
5) No hay materiales tóxicos.
6) Fácil protección del granizo, polvo y tormentas.

3. PLANTA HIBRIDA TORRE-CICLO COMBINADO.

Este sistema lo que se utiliza son torres de alta temperatura en las que se consigue calentar el fluido a altas temperaturas a través de una especie de horno solar. Los siguientes pasos ya son comunes a cualquier térmica convencional, usándose el calor obtenido de la energía solar en calentar el vapor de agua.

Figura 4. Horno Solar

4. COSTES.

Por las estimaciones de SunsLab, formado tras la combinación de los departamentos CSP de dos laboratorios nacionales: Sandia National Laboratories en Albuquerque, Nuevo México, y el National Renewable Energy Laboratory en Golden (Colorado), las tecnologías termo solares ofrecen actualmente la electricidad solar al coste más bajo en la generación a gran escala (10 MW y más). Las tecnologías actuales alcanzan costes de entre 2 y 3 dólares por vatio. Esto significa de 9 a 12 centavos de dólar por kilovatio hora de energía solar.

Los nuevos sistemas híbridos, que combinan grandes plantas de concentración solar con plantas convencionales de gas natural de ciclo combinado o de carbón, pueden reducir los costes a 1,5 dólares por vatio y llevar el coste de la energía solar por debajo de los 8 centavos de dólar por kilovatio hora. 

Sin embargo, hay varios factores a tener en consideración. Por ejemplo, en zonas donde el viento suele alcanzar su máximo rendimiento durante la noche, lo cual lo convierte en un buen complemento para las horas puntas solares. El reto consiste en integrar las dos mediante la búsqueda de áreas con buenos recursos eólicos y solares sin someter al equipamiento solar (especialmente los espejos) a excesivas cargas de viento. El otro asunto es idear un protocolo de acortamiento para los momentos en los que se produce sol y viento al mismo tiempo.

Además el campo solar no debería estar distante. En caso contrario, la transferencia de calor a larga distancia sería costosa. El apoyo de las instituciones reguladoras es vital. Incluso las plantas con el sol y el espacio adecuados no podrán salir adelante hasta que los gobiernos pongan un precio en firme sobre las emisiones de carbón.

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