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SISTEMAS MODULARES PARA CENTRALES SOLARES
             TERMOELÉCTRICAS




PLANTA TERMOSOLAR MODULAR HÍBRIDA DE 100 kW

          Madrid, 1 de Julio de 2010
INDICE

    INTRODUCCIÓN
    TECNOLOGÍA AORA SOLAR
      C O OGÍ   O   SO
    FUTURO




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INDICE

    INTRODUCCIÓN
    TECNOLOGÍA AORA SOLAR
      C O OGÍ   O   SO
    FUTURO




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INTRODUCCIÓN

Siglo III a.C. Arquímedes, en la batalla de Siracusa, utilizó unos espejos
hexagonales hechos de bronce para reflejar los rayos solares,
concentrándolos en la flota romana con el objetivo de destruirla.




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INTRODUCCIÓN
 SISTEMAS DE RECEPTOR                                                                     CONCENTRADORES LINEALES
CENTRAL O TORRE SOLAR                                                                           DE FRESNEL




     SISTEMA DE DISCO
        PARABOLICO
                                                                                             CANALES PARABOLICOS




Fuente: Adaptado de “Energía solar térmica de concentración : perspectiva mundial 2009”


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INTRODUCCIÓN

 Los esquemas de funcionamiento actuales de las plantas solares
 termoeléctricas con concentradores cilindro-parabólicos son
 tecnológicamente maduros y de difícil y costosa mejora de eficiencia.




Fuente: Eduardo Zarza. “Retos actuales de I+D en Tecnología Solar Termoeléctrica.” Jornada Sobre Energía Solar Termoelectrica . Genera 2010


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INTRODUCCIÓN

 Las plantas solares termoeléctricas de concentración de torre
 tienen consumos internos importantes y es costoso hacerlas gestionables




Fuente: Eduardo Zarza. “Retos actuales de I+D en Tecnología Solar Termoeléctrica.” Jornada Sobre Energía Solar Termoelectrica . Genera 2010


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INTRODUCCIÓN

      PRINCIPALES INCONVENIENTES DE LAS GRANDES PLANTAS
                TERMOSOLARES CONVENCIONALES


1.
1 Necesidad de grandes superficies de terreno con
   especificaciones concretas (llano, y concentrado).
2. Grandes inversiones económicas.
3.
3 Capacidad de evacuación eléctrica elevada
                                       elevada.
4. No admite la implantación de la generación distribuida
5. Gran consumo de agua.
6. Tiempo elevado de puesta en marcha.
7. Fallos del sistema en bloque




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INDICE

    INTRODUCCIÓN
    TECNOLOGÍA AORA SOLAR
      C O OGÍ   O   SO
    FUTURO




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

                           DST
                   Distributed Solar Thermal




   PV                                          CSP




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10
TECNOLOGÍA AORA SOLAR

    CARACTERÍSTICAS INNOVADORAS DE LA TECNOLOGÍA AORA

•    Funcionamiento modular en unidades de 100kW.
•    Posibilidad de implantación distribuida en forma de
     agrupaciones d por ejemplo, 1 MW
              i    de,      j       l      MW.
•    Menores exigencias de superficie y orografía del terreno.
•    Posibilidad de ampliación escalonada de la instalación.
•    No requiere agua (exceptuando la necesaria para limpieza).
•    Reducidos tiempos de puesta en marcha.
•    Funcionamiento híbrido con aire como fluido caloportador   p
     y/o distintos tipos de combustibles: biogás, biomasa, fuel,
     etcétera.
•    Utilización de la energía térmica sobrante para su aplicación
     en diferentes procesos.
•    Bajo coste de mantenimiento. Mantenimiento escalonado.

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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO CON COMBUSTIBLE




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO CON RADIACIÓN SOLAR




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN

Una unidad estándar incluye una turbina de gas de 100 kW eléctricos y
170 kW térmicos que se integra con el receptor solar, colocándose ambos
elementos en la parte superior de una torre de 30 metros de altura La
                                                                    altura.
torre se ubica frente a un campo de heliostatos que suponen una
superficie de reflexión de entre 600 m2 y 700 m2, aproximadamente. El área
total requerida para el campo de heliostatos y la torre es de 1.800 m2.
        q       p           p

Los componentes básicos de la instalación son:

     1. Campo Solar.
     2. Torre.
     3. Sistema de generación de potencia.
             Receptor solar y concentrador.
             Equipo turbina-generador.
     4. Sistema de control.

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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Campo Solar

   Configuración ejemplo de un campo solar para una planta de 100kW

       N
       Nº Heliostatos:    30
       Área reflexión:    690 m2
       Terreno ocupado:   1800 m2




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Campo Solar




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Torre

           Características
Material           Acero
Altura             30 m
Peso               12,5 toneladas
Plataforma de       5.5m
trabajo




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de generación de
energía
                                                        Turbina




        Concentrador secundario
        C     t d         d i                    Receptor solar
                                                 R    t     l

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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACION: Sistema de generación de
energía
                                                          Turbina




        Concentrador secundario
        C     t d         d i                    Receptor solar
                                                 R    t     l

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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de generación de
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
energia

                    100 kWe
                    170 kWt




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Turbina

                                    Características técnicas turbina
                          Parámetros de        •   Presión de trabajo          4.5 bar
                          funcionamiento
                                               •   Temperatura gases entrada   950ºC

                                                    Eléctricas
                          Potencia eléctrica         100 kW
                          Voltaje                    Trifásica 400 VAC 50 (60) Hz
                                                    Térmicas
                          Potencia térmica           170 kW

                          Temperatura gases de       270º
                          salida del
                          recuperador




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Receptor solar


                                    Características técnicas receptor solar
                                  Temperatura de        >1000 °C
                                  salida
                                  Presión de trabajo    4.5 bar(a)




                   Fluido caloportador
                   AIRE COMPRIMIDO


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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Turbina y Receptor solar




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de control

El sistema de control integra a todos los elementos de la instalación
1.    Campo solar: movimientos y calibración.
2.
2     Sistema de generación: Receptor y turbina
                                         turbina.
3.    Master Control.




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

                       PRINCIPALES VENTAJAS


    Sistema modular.
    Sistema híbrido
            híbrido.
    Potencial de funcionamiento 24/7.
    Uso eficiente del suelo
                      suelo.
    Flexibilidad de operación.
    Mantenimiento escalonado.
    Posibilidad de aprovechamiento del calor residual
    No hay vapor a condensar.
    Gestionable.



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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

VENTAJAS DE LA MODULARIDAD

Uso eficiente del suelo: 5 Módulos ,500 kW




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

VENTAJAS DE LA MODULARIDAD

Generación centralizada




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

VENTAJAS DE LA MODULARIDAD

Generación distribuida




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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

VENTAJAS DE LA HIBRIDACION

                      Funcionamiento 24/7 mediante utilización
                      de combustible en ausencia de sol


                      Diesel
                      Gas natural
                      Biogás
                      Bio fuel


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TECNOLOGÍA AORA SOLAR

APROVECHAMIENTO CALOR RESIDUAL


                                      Utilización de los kW
                                      eléctricos
                                 A    A.1- Autoconsumo para planta
                                      de desalinización
                                      A.2-Venta de energía eléctrica


                                     Utilización de los kW térmicos

                                 B   B.1- Calefacción para
                                     invernadero
                                     B.2-Producción de frío por
                                     absorción



                                     Aplicación a invernaderos

                                 C   C.1- Agua para riego
                                     procedente de desalinización
                                     C.2-Regrigeración procedente
                                     planta absorción




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INDICE

    INTRODUCCIÓN
    TECNOLOGÍA AORA SOLAR
      C O OGÍ   O   SO
    FUTURO




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FUTURO



                                                   HELIOSTAO




                   SISTEMA DE CONTROL                                  SUPERFICIE REFLECTANTE

                                                    AORA
                                                  I D




                                        TURBINA                TORRE




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Gracias por su atención
                         G   i           t   ió
                                      www.aorasolar.es
                                           pierre.elbaz@aorasolar.es
                                          javier.munoz@aorasolar.es


 C.C. Sotomarket, 1ª planta, oficina 6.
Ctra Nac 340 Urbanización Sotogrande
          340,
11310, San Roque (Cádiz).
Tel: +34 956 695 297
Fax: +34 956 794 678

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Pierre elbaz. la generación con plantas solares modulares de receptor central

  • 1. SISTEMAS MODULARES PARA CENTRALES SOLARES TERMOELÉCTRICAS PLANTA TERMOSOLAR MODULAR HÍBRIDA DE 100 kW Madrid, 1 de Julio de 2010
  • 2. INDICE INTRODUCCIÓN TECNOLOGÍA AORA SOLAR C O OGÍ O SO FUTURO www.aorasolar.es 2
  • 3. INDICE INTRODUCCIÓN TECNOLOGÍA AORA SOLAR C O OGÍ O SO FUTURO www.aorasolar.es 3
  • 4. INTRODUCCIÓN Siglo III a.C. Arquímedes, en la batalla de Siracusa, utilizó unos espejos hexagonales hechos de bronce para reflejar los rayos solares, concentrándolos en la flota romana con el objetivo de destruirla. www.aorasolar.es 4
  • 5. INTRODUCCIÓN SISTEMAS DE RECEPTOR CONCENTRADORES LINEALES CENTRAL O TORRE SOLAR DE FRESNEL SISTEMA DE DISCO PARABOLICO CANALES PARABOLICOS Fuente: Adaptado de “Energía solar térmica de concentración : perspectiva mundial 2009” www.aorasolar.es 5
  • 6. INTRODUCCIÓN Los esquemas de funcionamiento actuales de las plantas solares termoeléctricas con concentradores cilindro-parabólicos son tecnológicamente maduros y de difícil y costosa mejora de eficiencia. Fuente: Eduardo Zarza. “Retos actuales de I+D en Tecnología Solar Termoeléctrica.” Jornada Sobre Energía Solar Termoelectrica . Genera 2010 www.aorasolar.es 6
  • 7. INTRODUCCIÓN Las plantas solares termoeléctricas de concentración de torre tienen consumos internos importantes y es costoso hacerlas gestionables Fuente: Eduardo Zarza. “Retos actuales de I+D en Tecnología Solar Termoeléctrica.” Jornada Sobre Energía Solar Termoelectrica . Genera 2010 www.aorasolar.es 7
  • 8. INTRODUCCIÓN PRINCIPALES INCONVENIENTES DE LAS GRANDES PLANTAS TERMOSOLARES CONVENCIONALES 1. 1 Necesidad de grandes superficies de terreno con especificaciones concretas (llano, y concentrado). 2. Grandes inversiones económicas. 3. 3 Capacidad de evacuación eléctrica elevada elevada. 4. No admite la implantación de la generación distribuida 5. Gran consumo de agua. 6. Tiempo elevado de puesta en marcha. 7. Fallos del sistema en bloque www.aorasolar.es 8
  • 9. INDICE INTRODUCCIÓN TECNOLOGÍA AORA SOLAR C O OGÍ O SO FUTURO www.aorasolar.es 9
  • 10. TECNOLOGÍA AORA SOLAR DST Distributed Solar Thermal PV CSP www.aorasolar.es 10 10
  • 11. TECNOLOGÍA AORA SOLAR CARACTERÍSTICAS INNOVADORAS DE LA TECNOLOGÍA AORA • Funcionamiento modular en unidades de 100kW. • Posibilidad de implantación distribuida en forma de agrupaciones d por ejemplo, 1 MW i de, j l MW. • Menores exigencias de superficie y orografía del terreno. • Posibilidad de ampliación escalonada de la instalación. • No requiere agua (exceptuando la necesaria para limpieza). • Reducidos tiempos de puesta en marcha. • Funcionamiento híbrido con aire como fluido caloportador p y/o distintos tipos de combustibles: biogás, biomasa, fuel, etcétera. • Utilización de la energía térmica sobrante para su aplicación en diferentes procesos. • Bajo coste de mantenimiento. Mantenimiento escalonado. www.aorasolar.es 11
  • 12. TECNOLOGÍA AORA SOLAR PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO CON COMBUSTIBLE www.aorasolar.es 12
  • 13. TECNOLOGÍA AORA SOLAR PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO CON RADIACIÓN SOLAR www.aorasolar.es 13
  • 14. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN Una unidad estándar incluye una turbina de gas de 100 kW eléctricos y 170 kW térmicos que se integra con el receptor solar, colocándose ambos elementos en la parte superior de una torre de 30 metros de altura La altura. torre se ubica frente a un campo de heliostatos que suponen una superficie de reflexión de entre 600 m2 y 700 m2, aproximadamente. El área total requerida para el campo de heliostatos y la torre es de 1.800 m2. q p p Los componentes básicos de la instalación son: 1. Campo Solar. 2. Torre. 3. Sistema de generación de potencia. Receptor solar y concentrador. Equipo turbina-generador. 4. Sistema de control. www.aorasolar.es 14
  • 15. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Campo Solar Configuración ejemplo de un campo solar para una planta de 100kW N Nº Heliostatos: 30 Área reflexión: 690 m2 Terreno ocupado: 1800 m2 www.aorasolar.es 15
  • 16. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Campo Solar www.aorasolar.es 16
  • 17. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Torre Características Material Acero Altura 30 m Peso 12,5 toneladas Plataforma de 5.5m trabajo www.aorasolar.es 17
  • 18. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de generación de energía Turbina Concentrador secundario C t d d i Receptor solar R t l www.aorasolar.es 18
  • 19. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACION: Sistema de generación de energía Turbina Concentrador secundario C t d d i Receptor solar R t l www.aorasolar.es 19
  • 20. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de generación de PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO energia 100 kWe 170 kWt www.aorasolar.es 20
  • 21. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Turbina Características técnicas turbina Parámetros de • Presión de trabajo 4.5 bar funcionamiento • Temperatura gases entrada 950ºC Eléctricas Potencia eléctrica 100 kW Voltaje Trifásica 400 VAC 50 (60) Hz Térmicas Potencia térmica 170 kW Temperatura gases de 270º salida del recuperador www.aorasolar.es 21
  • 22. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Receptor solar Características técnicas receptor solar Temperatura de >1000 °C salida Presión de trabajo 4.5 bar(a) Fluido caloportador AIRE COMPRIMIDO www.aorasolar.es 22
  • 23. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Turbina y Receptor solar www.aorasolar.es 23
  • 24. TECNOLOGÍA AORA SOLAR COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN: Sistema de control El sistema de control integra a todos los elementos de la instalación 1. Campo solar: movimientos y calibración. 2. 2 Sistema de generación: Receptor y turbina turbina. 3. Master Control. www.aorasolar.es 24
  • 25. TECNOLOGÍA AORA SOLAR PRINCIPALES VENTAJAS Sistema modular. Sistema híbrido híbrido. Potencial de funcionamiento 24/7. Uso eficiente del suelo suelo. Flexibilidad de operación. Mantenimiento escalonado. Posibilidad de aprovechamiento del calor residual No hay vapor a condensar. Gestionable. www.aorasolar.es 25
  • 26. TECNOLOGÍA AORA SOLAR VENTAJAS DE LA MODULARIDAD Uso eficiente del suelo: 5 Módulos ,500 kW www.aorasolar.es 26
  • 27. TECNOLOGÍA AORA SOLAR VENTAJAS DE LA MODULARIDAD Generación centralizada www.aorasolar.es 27
  • 28. TECNOLOGÍA AORA SOLAR VENTAJAS DE LA MODULARIDAD Generación distribuida www.aorasolar.es 28
  • 29. TECNOLOGÍA AORA SOLAR VENTAJAS DE LA HIBRIDACION Funcionamiento 24/7 mediante utilización de combustible en ausencia de sol Diesel Gas natural Biogás Bio fuel www.aorasolar.es 29
  • 30. TECNOLOGÍA AORA SOLAR APROVECHAMIENTO CALOR RESIDUAL Utilización de los kW eléctricos A A.1- Autoconsumo para planta de desalinización A.2-Venta de energía eléctrica Utilización de los kW térmicos B B.1- Calefacción para invernadero B.2-Producción de frío por absorción Aplicación a invernaderos C C.1- Agua para riego procedente de desalinización C.2-Regrigeración procedente planta absorción www.aorasolar.es 30
  • 31. INDICE INTRODUCCIÓN TECNOLOGÍA AORA SOLAR C O OGÍ O SO FUTURO www.aorasolar.es 31
  • 32. FUTURO HELIOSTAO SISTEMA DE CONTROL SUPERFICIE REFLECTANTE AORA I D TURBINA TORRE www.aorasolar.es 32
  • 33. Gracias por su atención G i t ió www.aorasolar.es pierre.elbaz@aorasolar.es javier.munoz@aorasolar.es C.C. Sotomarket, 1ª planta, oficina 6. Ctra Nac 340 Urbanización Sotogrande 340, 11310, San Roque (Cádiz). Tel: +34 956 695 297 Fax: +34 956 794 678