Parte 2 2019 Termosolar

CUANTIFICACION DE LA ENERGIA
SOLAR
LA ENERGIA SOLAR (Gn) SE MIDE EN:
Watts/m2
kWh/m2.día
PARA BOLIVIA EXISTEN MEDICIONES DIARIAS
DESDE 1984.
PROMEDIO NACIONAL ANUAL:
Gn = 4,0 kWh/m2.día

APROVECHAMIENTO
ENERGÍA SOLAR = RENDIMIENTO X Gn x área
Gn = radiación solar normal a la superficie
Área = superficie captora.

PLANO DE LA ECLIPTICA
SOL
TIERRA
TRASLACION = ESTACIONES
ROTACION = DIA Y NOCHE
PLANO DE LA ECLIPTICA
ECUADOR
TERRESTRE
POLO
POLO
DECLINACION
δ = 23,4°
δ
CICLO SOLAR

FUSION DEL HIDROGENO
H + H = He
SUPERFICIE
5000 °C
HIDROGENO: 98%
HELIO: 1 %
OTROS ELEMENTOS: 1% EQUILIBRIO
GRAVEDAD Y REACCION NUCLEAR
EMITE
RADIACION
ELECTROMAGNETICA
Y
NUCLEAR
PLASMA
HIDROGENO IONIZADO

ESPECTRO SOLAR
FUERA DE LA ATMOSFERA: 1.360 W/m2
UV: ultra violeta
IR: infrarrojo
PRISMA

RADIACION SOLAR
Tsol = 5.500 °C
Tambiente = 18 °C
R = σ * (T14 – T24)

RADIACION: ONDA Y PARTICULA
ONDA = PROVOCA VIBRACION EN LA SUPERFICIE
INCIDENTE Y CON ELLO CALOR
PARTICULA = ARRANCA ELECTRONES PARA PRODUCIR
ELECTRICIDAD

DESCOMPOSICION DE LA RADIACION SOLAR

LA RADIACION SOLAR INTERACTUA CON LOS ATOMOS Y CON LOS ELECTRONES

SUELO
ATMOSFERA
340 W/m2
67
168
105 195
324 492
350
40
SOL
BALANCE DE ENERGIA DE LA ATMOSFERA

P(útil) = ρ * P(solar)
P(solar)= área captora x Radiación Solar = A x Gn
A= área en m2
Gn= radiación solar perpendicular a la superficie
en Watts/m2.
CUANTIFICACION DE LA ENERGIA SOLAR
Gn
Uso térmico
Electricidad

RADIACION SOLAR
• RADIACION SOLAR DIRECTA (B): PROVIENE DEL DISCO
SOLAR (PRODUCE SOMBRA)
• RADIACION SOLAR DIFUSA (D): PROVIENE DE LA BOVEDA
CELESTE (CIELO AZUL O NUBES)
• REFLEJADA (R): PROVIENE DE EDIFICIOS, SUELO, ETC.
RADIACION SOLAR GLOBAL (G)
Gn = Bn + Dn + Rn
Bn
B
D
R
Dn
Rn
n

RADIACION SOLAR
B
D
Dn
Bn
Gn = Bn + Dn
Mediciones de la radiación solar: cada día.
Energía total incidente = Gn x horas-sol (kWh/m2.día)
La Paz: 5,6 kWh/m2.día sobre una superficie horizontal
y 6 horas-sol.

0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
0 50 100 150 200 250 300 350
kWh/m2.día
Número de día N=1 (1ro. Enero)
Radiación Extraterrestre, Global, Directa y Difusa Horizontal
Año Típico (periodo: 1983 a 2006) (en kWh/m2-día)
Localidad: La Paz
Extraterrestre Global Horizontal Directa Difusa

0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
0 50 100 150 200 250 300 350
kWh/m2.día
Localidad: Potosi

0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
0 50 100 150 200 250 300 350
kWh/m2.día
Localidad: San Borja

0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
0 50 100 150 200 250 300 350
kWh/m2.día
Localidad: Villa Tunari

EFECTO DE LA
INCLICACION DEL
PLANO DE
CAPTACION

Plantas termosolares:
https://www.youtube.com/watch?v=BHkXoGA68yo
https://www.youtube.com/watch?v=iq6YhT3F4LU
https://www.youtube.com/watch?v=xHEYkrUA4cc
https://www.youtube.com/watch?v=LMWIgwvbrcM
Impacto ambiental de las plantas termosolares:
https://www.youtube.com/watch?v=emBY6phmn9E
https://www.youtube.com/watch?v=A--1eRAcQd0
Los videos en otro idioma: colocar “subtítulos” y ajustar idioma

ENERGIA
SOLAR
CALOR
ELECTRICIDAD
VAPOR
CALEFACCION
REFRIGERACION
ELECTRICIDAD
TORQUE
ROTACION

SOLUCAR SEVILLA (SANLUCAR LA MAYOR)
EN OPERACIÓN DESDE 2007
PS 10 – PRIMERA CENTRAL SOLAR TERMOELECTRICA DE 11 MW
PS 20 – SEGUNDA CENTRAL SOLAR TERMOELECTRICA DE 20 MW
 PRODUCE VAPOR A ALTA PRESION PARA ACCIONAR UNA TURBINA Y GENERAR
ELECTRICIDAD
 ALMACENA EL VAPOR DE ALTA PRESION
 ABENGOA SOLAR EMPRESA PROPIETARIA
 60 ha DE HELIOSTATOS

CONFIGURACION BASICA DE UNA PLANTA TERMOSOLAR
100% 95% 70% 30%

PLANTA
CAPACIDAD
(en MW)
PAIS PROPIETARIO
AÑO DE
OPERACIÓN
Crescent Dunes Solar
Energy Project
110 United States SolarReserve 2015
Ivanpah Solar Power
Facility
392 United States
BrightSource
Energy
2013
Greenway CSP Mersin
Solar Tower Plant
5 Turkey
Greenway
CSP
2013
Gemasolar 17 Spain Sener 2011
PS20 solar power tower 20 Spain Abengoa 2009
Sierra SunTower 5 United States eSolar 2009
Jülich Solar Tower 1,5 Germany Jülich Solar 2008
PS10 solar power tower 11 Spain Abengoa 2006
PLANTAS DE COLECTOR SOLAR DE TORRE

DISEÑO:
Algunas torres de energía solar de concentración se enfrían con aire
en lugar de agua, para evitar el uso limitado de agua del desierto.
Se usa vidrio plano en lugar del vidrio curvo que más caro.
Cuentan con almacenamiento térmico para almacenar el calor en
recipientes de sal fundida para continuar produciendo electricidad
mientras el sol no brilla.
El vapor se calienta a 370 ° C para impulsar turbinas que se acoplan
a generadores que producen electricidad (Ciclo de Rankine).
Cuentan con sistemas de control para supervisar y controlar toda la
actividad de la planta, incluidas las posiciones de la matriz de
heliostatos, las alarmas, la adquisición de otros datos y la
comunicación.

PRIMERA PLANTA SOLAR DE 2,5 MW EN LA INDIA
BIKANER, RAJASTHAN
ACTUALMENTE DE 10 MW

IVANPAH. 392 MW.
13 KILÓMETROS CUADRADOS
MOJAVE, ESTADOS UNIDOS

MOJAVE SOLAR. 280 MW.
MOJAVE. ESTADOS UNIDOS

CENTRAL DE ENERGÍA SOLAR SOLNOVA.
SANLÚCAR LA MAYOR, 150 MW. ESPAÑA

PLANTA TERMOSOLAR
DE TORRE
ATACAMA 1
100 MW

DESIERTO DE ATACAMA – DISTRITO MARIA ELENA
LA PLANTA Y MINAS DE COBRE

USO DEL CALOR OBTENIDO DE LA
RADIACIÓN SOLAR
TURBINA A VAPOR
CICLO DE RANKINE

ANDASOL 1 Y 2 (150 MW)
OPERA DESDE 2009

Propietarios: Stadtwerke München, Ferrostaal,
Innogy, Grupo ACS
54 ha. Almacena en sales

PAIS
Num.Plantas
Concentradores
Parabólicos (2018)
USA 6
SUD AFRICA 5
MARRUECOS 1
INDIA 2
ESPAÑA 27
CHINA 1
ABU DHABI 1
TOTAL CAPACIDAD INSTALADA: 4100 MW

PAIS NOMBRE DE LA PLANTA
CAPACIDAD
(en MW)
UBICACIÓN
AÑO EN
OPERACIÓN
USA Solar Energy Generating Systems (SEGS) 361 Mojave Desert, California 1990
MARRUECOS Ouarzazate Solar Power Station 360 Ghassate(Ouarzazate province) 2018
USA Mojave Solar Project 280 Barstow, California 2014
USA Genesis Solar Energy Project 280 Blythe, California 2014
USA Solana Generating Station 280 Gila Bend, Arizona 2013
ESPAÑA Solaben Solar Power Station[25]
200 Logrosán 2012
ESPAÑA Extresol Solar Power Station 150 Torre de Miguel Sesmero 2012
ESPAÑA Solnova Solar Power Station 150 Sanlúcar la Mayor 2010
ESPAÑA Andasol solar power station 150 Guadix 2008
SUD AFRICA Kathu Solar Park 100 Northern Cape 2018
SUD AFRICA Ilanga 1 100 Northern Cape(Upington) 2018

PAIS NOMBRE DE LA PLANTA CAPACIDAD (en MW) UBICACIÓN AÑO EN OPERACIÓN
MARRUECOS Ouarzazate Solar Power Station 360 Ghassate(Ouarzazate province) 2018
SUD AFRICA Kathu Solar Park 100 Northern Cape 2018
SUD AFRICA Ilanga 1 100 Northern Cape(Upington) 2018
CHINA Delingha Solar Plant 50 Delingha 2018
SUD AFRICA KaXu Solar One 100 Pofadder, Northern Cape 2017
SUD AFRICA Xina Solar One 100 Pofadder, Northern Cape 2017
USA Mojave Solar Project 280 Barstow, California 2014
USA Genesis Solar Energy Project 280 Blythe, California 2014
INDIA Megha Solar Plant 50 Anantapur 2014
USA Solana Generating Station 280 Gila Bend, Arizona 2013
ABU DHABI Shams solar power station 100 Abu DhabiMadinat Zayed 2013
ESPAÑA Termosol Solar Power Station 100 Navalvillar de Pela 2013
INDIA Godawari Green Energy Limited 50 Nokh Village,Rajasthan 2013
ESPAÑA Enerstar Villena Power Plant 50 Villena 2013
ESPAÑA Casablanca 50 Talarrubias 2013
ESPAÑA Arenales PS 50 Morón de la Frontera (Seville) 2013
ESPAÑA Solaben Solar Power Station[25]
200 Logrosán 2012
ESPAÑA Extresol Solar Power Station 150 Torre de Miguel Sesmero 2012
ESPAÑA Aste Solar Power Station 100 Alcázar de San Juan 2012
ESPAÑA Solacor Solar Power Station 100 El Carpio 2012
ESPAÑA Helios Solar Power Station 100 Puerto Lápice 2012
ESPAÑA Guzmán 50 Palma del Río 2012
ESPAÑA Morón 50 Morón de la Frontera 2012
ESPAÑA La Africana 50 Posada 2012
ESPAÑA Olivenza 1 50 Olivenza 2012
ESPAÑA Orellana 50 Orellana la Vieja 2012
ESPAÑA Manchasol Power Station 100 Alcázar de San Juan 2011
ESPAÑA Valle Solar Power Station 100 San José del Valle 2011
ESPAÑA Helioenergy Solar Power Station 100 Écija 2011
ESPAÑA Lebrija-1 50 Lebrija 2011
ESPAÑA Astexol 2 50 Badajoz 2011
USA Martin Next Generation Solar Energy Center 75 Indiantown, Florida 2010
ESPAÑA Solnova Solar Power Station 150 Sanlúcar la Mayor 2010
ESPAÑA Palma del Río I & II 100 Palma del Río 2010
ESPAÑA La Florida 50 Alvarado (Badajoz) 2010
ESPAÑA Majadas de Tiétar 50 Caceres 2010
ESPAÑA La Dehesa 50 La Garrovilla(Badajoz) 2010
SUD AFRICA Bokpoort 50 Groblershoop 2009
ESPAÑA Puertollano Solar Thermal Power Plant 50 Puertollano, Ciudad Real 2009
ESPAÑA Alvarado I 50 Badajoz 2009
ESPAÑA Andasol solar power station 150 Guadix 2008
USA Nevada Solar One 75 Boulder City, Nevada 2007
USA Solar Energy Generating Systems (SEGS) 361 Mojave Desert, California 1990

Delingha Planta Solar
Concentradores parabólicos- China

Ubicación
Parque Industrial de la Provincia
Qinghai, ciudad de Delingha
Capacidad 50 MW
Area 2,5 km2
Consumo de gas
natural
9% de la producción total
Fluido
Aceite orgánico de alta capacidad
calórica y baja viscoscidad
Almacenamiento de
energía térmica
Sal fundida, nitrato de potasio
Consumo de agua
8 millones de litros por año
(enfriamiento)

CONCENTRADOR SOLAR EN TORRE
CONCENTRADOR SOLAR PARABOLICO – 50 MW
Ciudad de Delingha - China

ESPEJOS
PARABOLICOS
ALMACENAMIENTO
TERMICO
TURBINA DE
VAPOR
GENERADOR
DE ELECTRICIDAD
COMPONENTES BASICOS DE LA PLANTA DE
CONCENTRADORES SOLARES
100% 75% 30%

El concepto de almacenamiento de energía térmica (TES) es simple: el exceso de calor recolectado del
sol se desvía a un material de almacenamiento como la sal fundida. Cuando la producción de energía
es requerida después de la puesta del sol o durante el tiempo nublado, el calor almacenado se libera
en el ciclo de vapor y la planta sigue produciendo electricidad. Contar con un almacenamiento
térmico ofrece un "buffering“, lo que permite una producción de electricidad continua sin problemas y
elimina a corto plazo las variaciones que otras tecnologías solares exhiben durante los días nublados.
En este proyecto, el almacenamiento de energía térmica está diseñado para generar energía por un
máximo de siete horas. El sistema TES contiene dos tanques de sal fundida en caliente y en frío, seis
calentadores tubulares intercambiadores, bombas de sales fundidas y calentadores eléctricos
sumergidos en caso que la sal se solidifique. El almacenamiento térmico es una mezcla de sal fundida
con 60% de NaNO3 y 40% de KNO3. El nitrógeno evita que se acumule agua entre en los tanques y la
humedad sea absorbida. Los tanques de sal fundida están aislados con fibra mineral o fibra de vidrio
aislante y así evitar la pérdida de calor.
Cuando hay exceso de calor, éste se transfiere a la sal fundida a través de intercambiadores de calor
de sales fundidas por el fluido térmico de transferencia (HTF-heat transfer fluid). La sal fundida
calentada se bombeará y se llevará al tanque de almacenamiento térmico. La temperatura de la sal
fundida caliente puede alcanzar los 386 ° C. Si el La temperatura de la sal fundida cae entre 223 y 238
° C, se vuelve sólida. Por lo tanto, la temperatura de la sal fundida debe mantenerse por encima de
240 ° C en todo momento para evitar daños al sistema TES. La sal se puede calentar utilizando el calor
del HTF o los calentadores eléctricos de inmersión que se instalan dentro de los tanques de
almacenamiento.
Cuando no se genera suficiente calor del sistema de recolección de energía solar, el calor almacenado
en la sal fundida caliente se transfiere a los intercambiadores sal-agua y así generar vapor para hacer
funcionar la turbina.

PLANTA TERMOSOLAR DE
KANCHANABURI PARA LA
GENERACIÓN DE VAPOR
TAILANDIA

Capacidad instalada (pico): 20 MW th
5 MW elec
Apertura del area: 45000 m²
Ancho de apertura: 4.60 m
Eficiencia térmica: 66 % at 330 °C
Parámetros de operación: 330 °C
30 bar
Almacenamiento térmico: 62 MWh th
PLANTA TERMOSOLAR DE KANCHANABURI

SISTEMA SOLAR DE CALEFACCION
CENTRAL EN TAARS, DINAMARCA
6,8 MWth

Cliente: Taars Varmeværk
Propietario: Taars Varmeværk
Ubicación: Tårs, Denmark
Status: Operacional desde Agosto 2015
Aperture
area/CSP:
4039m
2
Aperture
area/Flat p.:
5972m
2
Temperatura: 98 °C Production
anual calor :
6082 MWh
Beneficiados: 840 hogares Ahorro
ambiental:
23,000 tons
CO2 / 20 year

La planta cementera de Aït Baha
Marruecos
4 MW
12 hectáreas

La planta de Aït Baha es una de las plantas de cemento de
Marruecos.
Se beneficia de tecnologías avanzadas para la protección del
medio ambiente y la conservación de energía / agua.
Con una capacidad de producción fácilmente expandible de más
de 2,2 millones de toneladas anuales, esta planta está
destinada a cubrir la demanda de cemento en todo el sur de
Marruecos.
La construcción comenzó en 2008 y se completó en 2010. La
filial de Heidelberg Cement, Ciments du Maroc, suministró
110,000 m3 de concreto premezclado para la construcción de la
planta.

PLANTA DE GENERACION A CARBON LIDDEL
AUSTRALIA

PUERTO ERRADO 2
REGION DE MURCIA
30 MW

PE2 ha sido construida sobre una superficie de 650’000 m2,
equivalente a la superficie aproximada de 91 campos de fútbol FIFA.
Sobre el terreno se han instalado 28 filas de espejos reflectores de casi
un kilómetro de largo cada una y una superficie total de espejos de
unos 302’000 m2.
Debido al calentamiento del agua en el tubo receptor, se genera vapor
saturado de hasta 270 grados a 55 bar de presión. Este vapor se hace
circular por dos turbinas de vapor de 15 MW cada una que mueven
sendos generadores, transformando así la energía térmica generada
por el campo solar en energía eléctrica que se entrega a la red.

CONFIGURACION
Apertura área: 302.000 m²
# de líneas: 28
Longitud de línea: 940 m
Ancho de espejo en línea: 16 m
Fabricante del colector (modelo): descripción del colector de Novatec Solar
España S.L. (Nova-1):
Fabricante de espejo de fresnel: Novatec Solar España S.L.
Fabricante de receptor: Novatec Solar España s.L.-
Transferencia de calor tipo de fluido: agua htf
Empresa: Novatec Solar España
Campo solar entrada temp: 140° c
La temperatura de salida del campo solar: 270° C
Potencia de turbina de bloque (bruto): 30.0 MW
Turbina capacidad (neto): 30.0 MW
Potencia ciclo presión: 55.0 bar
Método de enfriamiento: seco
Descripción método de enfriamiento de enfriamiento: refrigerado por aire
Capacidad de almacenamiento: 0,5 horas

SOLANA. 280 MW. GILA BEND
ARIZONA, ESTADOS UNIDOS

CAPACIDAD INSTALADA DE PLANTAS TERMOSOLARES
EN EL MUNDO - 2015

Fase Parámetros de impacto Medidas de Mitigación
Construcción
Erosión y contaminación
del suelo
Minimizar excavaciones abiertas,
remover los desechos, plantar pasto.
Ruido y vibración
Restringir la operación de maquinaria
ruidosa. Colocar barreras anti ruido.
Polvo fugitivo Rociar agua para suprimir el polvo
Desechos sólidos
Proveer contenedores para desechos
sólidos.
Salud y seguridad
ocupacional
Proveer equipo de protección a los
trabajadores, señalizar los lugares de
riesgo.
Operación
Polvo fugitivo Rociar agua reciclada
Ruido de la planta de
vapor
Instalar barreras y protección anti
ruido. Restringir el ingreso a áreas de
mucho ruido.
Aguas de desecho
Colocar una planta de tratamiento de
agua y reciclarla.
Productos químicos y
peligrosos
Almacenar los materiales químicos y
peligrosos.
Fluido térmico
Almacenar el fluido térmico en
contenedores apropiados. Utilizar
vestimenta de protección cuando se
manipula dichos fluidos térmicos.
IMPACTO AMBIENTAL DE LOS CONCENTRADORES SOLARES

Parte 2 2019 Termosolar

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