Índice
Concepto
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Esquemas
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Datos económicos
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Nuevo conepto termosolar
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La central termoeléctrica
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Principio de funcionamien funcionamiento to
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Composición de la instalación
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Distribución de costes
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Descripción del sistema
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Comparativa con otros sistemas
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Normativa aplicable
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Estudio económico
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Termosolar Clásica
Concepto En los últimos años el paisaje de la mitad de la peninsula se ha llenado de molinos de viento para generar electricidad, en los proximos tiempos serán grandes terrenos de espejos los que pasaran a divisarse desde las carreteras del sur. Es la energía solar térmica. Las grandes compañias eléctricas pugnan por hacerse con los mejores emplazamientos, para los que necesitan superficies llanas con un espacio minimo de 50 hectáreas. Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.
Las grandes compañias pugnan por los mejores emplazamientos
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 ºC hasta 1000 ºC, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática de geometría parabólica.
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Termosolar Clásica
Esquemas
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TERMOSOLAR CLÁSICA
ESTUDIO ECONÓMICO Potencia Instalada: 50 MW Inversion: 250.000.000 Desglose de costes en instalaciones cilindro parabolicas:
Fase de construcción: Superficie: Rendimiento aprox.: Horas anuales a pleno rendimiento:
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18-24 meses 250 hec. 160.000 MW/h anuales 3.238 h
Termosolar NUEVO CONCEPTO DE TERMOSOLAR NACEN LAS NUEVAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS Los avances tecnológicos han permitido la reconversión del concepto de central termosolar, también llamada termoeléctrica, cuestionando hasta los principios más básicos de funcionamiento y configuración. El trabajo de un gran cuerpo técnico y años de preparación y ensayos han hecho posible la creación de centrales termoeléctricas de un tamaño reducido, con la intención de evitar los grandes inconvenientes, muchas veces insalvables, de las grandes centrales termosolares: - Necesidad de grandes superficies de terreno con especificaciones concretas - Grandes inversiones económicas - Capacidad de evacuación eléctrica elevada - Consumo elevado de agua - Tiempo elevado de puesta en marcha - Fallos del sistema en bloque
Las micro-centrales termoeléctricas modulares de 100 kw subsanan todos estos inconvenientes y permiten el acceso de esta industria al pequeño y mediano empresario
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¿ EN QUÉ CONSISTE ? LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA Las micro-centrales termoeléctricas se apoyan en la modularidad que proporciona la tecnología de las microturbinas alimentadas con aire calentado mediante un campo de captadores solares. La aplicación del aprovechamiento modular de la energía en pequeñas mini-centrales otorgan una series de propiedades y características innovadoras en el sector energético. Sus principales características son: - Funcionamiento en micro-centrales de 100 kw - Funcionamiento independinte de centrales - Menores exigencias del terreno - Sucesivas ampliaciones de la instalación - Su rendimiento no se ve afectado con el tiempo - No consume agua - Menor tiempo de puesta en marcha - Funcionamiento híbrido con calderas de biomasa o biocombustible - Posible aprovechamiento de la energía térmica sobrante - Posibilidad de inversión escalonada y autofinaciación - Bajo coste de mantenimiento - No es necesario invertir grandes sumas en seguridad
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¿ CÓMO FUNCIONA ? PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO NACEN LAS NUEVAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS El funcionamiento de las micro-centrales termoeléctricas es basa en la concentración de la energía solar mediante reflectores a un punto geométricamente determinado, en el cual se realiza el intercambio de calor. Estos reflectores disponen de seguidores a dos ejes para maximizar en todo momento la radiación solar incidente. El fluido calentado es aire, por lo que no tiene un coste adicional de fluido caloportador. Dicho aire se calienta mediante un intercambiador tipo aire-aire, y llevado hasta la turbina mediate compresor eléctrico. Una vez en la turbina se expande y genera la electricidad que posteriormente será vendida a al compañía eléctrica.
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COMPOSICIÓN DE LA INSTALACION I Las instalaciones están compuestas principalmente por 4 elementos: - Heliostatos - Receptor Solar - Torre - Turbina de Gas Helióstatos: Un heliostato es un espejo que sigue el sol en dos ejes y dirige la energía solar a un solo punto. En nuestro caso cada heliostato tiene una superficie de reflexión de 23 m². Hay 30 heliostatos por cada torre y su correspondiente turbina de gas de 100 kW. Los heliostatos están controlado por un ordenador central que envía una señal a cada motor individual acoplado a cada heliostato para permitirles seguir el movimiento del sol a través del cielo durante el día.
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Termosolar
COMPOSICIÓN DE LA INSTALACION II
Receptor Solar: La chimenea de radiación solar está situada en el punto en el cual toda la radiación solar es reflejada y enfocada por los heliostatos. Esta chimenea permite que la altamente concentrada energía solar entre en el receptor solar del puerco espín. Una ventana de cuarzo de forma cónica, con un grosor de 3 milímetros en el extremo de la chimenea permite que la radiación solar alcance las partes internas del receptor solar. La radiación solar pasa a través de la ventana y calienta los pinchos del puerco espín que transfieren calor al aire presurizado que entra en el receptor desde el compresor. El aire es calentado a cerca de 950 ºC por la radiación solar. El aire presurizado, calentado por el sol se dirige a las palas de la turbina, haciendo girar la turbina y generando electricidad.
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COMPOSICIÓN DE LA INSTALACION III
Torre: La unidad de turbina de gas conectada al receptor solar del puerco espín reside en lo alto de una torre solar de aproximadamente 30 m de altura. La altura de la torre está determinada por el tamaño y dispersión del conjunto de módulos solares (campo de helióstato). Coherente con la naturaleza verde de la energía que se va a generar, la torre ha sido diseñada para ser funcional, tener bajo coste y ser estética. El diseño es tal que será fácil y económico de construir en una amplio rango de países, desde países del primer mundo de la Unión Europea hasta países del tercer mundo.
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Termosolar
COMPOSICIÓN DE LA INSTALACION IV
Turbina de Gas: La turbina usada por las unidades prototipo son fabricadas por Turbec en Italia. El ratio nominal es de 100 kW. La turbina se suministra con una cámara de combustión que puede ser calentada con diesel o biocombustible para aumentar la potencia de salida a primera y a última hora del día.
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DISTRIBUCIÓN DE COSTES En referencia al coste material de al instalación, las partidas de más peso corresponden a los colectores, conversor y receptor, respecitvamente. No obstante, dicho orden no se corresponde con el de montaje, por lo que gran parte de la inversión puede realizarse a partir de la mitad de la planing de ejecución de la instalación.
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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Una de las novedades de este sistema reside en el diseño y desarrollo de un receptor solar y las modificaciones en la turbina, que le permite utilizar la luz del sol concentrada para calentar el aire a altas temperaturas y para conmutar fuentes de energía. La tecnología del receptor, llamado "puerco espín" y hecha de un cono cerámico perforado por millares de clavijas de cerámica, es el componente dominante en la transferencia eficiente del calor de radiación solar concentrada a un gas (en nuestro caso, aire) usado para impulsar una turbina de gas. La minimización de la pérdida de calor es uno de los factores dominantes en la determinación de la eficacia de la conversión de la energía solar en electricidad. Tener un sistema operativo híbrido (solar/combustible/biocombustible) significa que la energía se puede generar vía fuentes alternativas de combustible tales como los residuos de agrícolas. La Generación Distribuida ofrece la capacidad de instalar unidades generadoras de energía en grupos que se pueden conectar en redes para servir a muchos clientes en muchas localizaciones. Estas micro-redes distribuidas pueden funcionar como sistemas centralizados supervisados desde una sola localización. Un solo sitio puede recibir una o más unidades de central eléctrica dependiendo de las necesidades de energía, que aumenta la flexibilidad. Una red distribuida también reduce el riesgo de sobrecarga de la red donde la infraestructura pueda ser débil o inestable.
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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
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¿ Principio de funcionamiento ?
El sistema utiliza una turbina de gas (ciclo termodinámico de Brayton) para generar electricidad usando tanto radiación solar concentrada o combustible o una combinación de ambos. La radiación es concentrada reflejando la luz desde un serie de espejos orientados al sol (heliostatos) a un receptor solar avanzado único, donde calienta el aire comprimido que propulsa una turbina. Se utiliza la combustión del combustible solamente cuando el aporte solar es escaso o en períodos sin sol. La operación a alta temperatura (950ºC) y un esquema recuperado permiten la alta eficacia de la conversión. La unidad estándar incluye una turbina de gas de 100 kilovatios integrada con el receptor solar del puerco espín y colocada en una torre a 30 m del punto focal de un campo de 30 helióstatos (espejos curvos orientados al sol), cada uno con una superficie de reflexión de aproximadamente 23 m 2. El área total requerida para el campo de helióstato y la torre es 1800 m 2. Esto adquiere significación comercial considerando que 1 MW es suficiente electricidad para aproximadamente 600 hogares. La ventaja de unidades pequeñas múltiples comparadas con una central eléctrica grande es la capacidad de atenuar el coste del despliegue, del mantenimiento y del riesgo de malfuncionamiento. Una sola actividad de malfuncionamiento o mantenimiento tendrá poco impacto en la energía total generada. La generación de ingreso puede comenzar con la construcción de la primera unidad y crecer mientras se agregan unidades adicionales. Más importante, el campo de heliostato se puede poner en terreno ondulado o escarpado ya que cada 30 helióstatos se centran en su propia torre.
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INCONVENIENTES DE OTROS SISTEMAS
COMPARATIVA CON OTROS SISTEMAS I INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS Los módulos fotovoltaicos funcionan a menudo mucho más caliente que 25°C en todos los climas con la excepción de los fríos, reduciendo el voltaje de funcionamiento y la energía sobre un 0.5% por cada incremento de 1°C de temperatura. Así un módulo de 100W que funciona a 45°C (20° más caliente que la STC rindiendo un 10% de energía menos) produciría realmente solamente unos 90 vatios. El rendimiento de sus componentes se ven duramente mermados con el paso del tiempo, llegando a caer en un 15%. La mayoría de los paneles solares FV utilizados están basados en los materiales y procesos de la industria de la microelectrónica y tienen el potencial de crear una enorme nueva ola de basura electrónica. Las nuevas tecnologías solares FV están aumentando la eficacia de la célula y rebajando costes, pero muchos de éstos utilizan materiales extremadamente tóxicos o materiales con riesgos para la salud y el medio ambiente desconocidos.
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INCONVENIENTES DE OTROS SISTEMAS
COMPARATIVA CON OTROS SISTEMAS II
INSTALACIONES HIDROELÉCTRICA La energía hidroeléctrica está basada en el aprovechamiento de la velocidad del agua, por lo que es necesario rios caudalosos todo el año y con relieve accidentado. Se caracteriza por su impacto en la fauna fluvial.
INSTALACIONES EÓLICAS Este sistema genera energía a través de la velocidad del viento, por lo que su producción es intemitente. A esto, se ha de añadir el alto impacto visual, la necesidad de terrenos muy específicos y su influencia sobre la avifauna local, que en muchas ocasiones lo hace inviable.
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VENTAJAS DE LAS MICRO-CENTRALES TERMOELÉCTRICAS PRINCIPALES VENTAJAS MODULARIDAD: Permite su montaje en fases de 100 kw ofreciendo un carácter de total independencia entre instalaciones en cuanto funcionamiento, por lo que su mantenimiento es mucho más optimizable. HIBRICIDAD: Como energía principal se emplea la energía procedente del sol, compatibilizándola con un sistema de apoyo. Este sistema completa la producción llevándola en todo momento hasta su punto de máximo rendimento. COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS: El sistema hibrido es totalmente compatible con el empleo de fuentes de energía como la biomasa, el fuel, el gas,...
MODULARIDAD
HIBRIDO
COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS 24
VENTAJAS DE LAS MICRO-CENTRALES TERMOELÉCTRICAS OTRAS VENTAJAS COSTES: En KWH de producción, tiene menor coste que instalaciones fotovoltaicas INERCIA: Tiene la posibilidad de almacenaje de la energía principal y residual producida. ESCALABLE: Se puede ajustar la producción a al demanda. La instalación es ampliable en sucesivas fases. RECURSOS: No consume recursos en grandes cantidades, como puede ser el agua. VIDA ÚTIL: Las instalaciones se diseñan para una vida útil no inferior a 50 años. RENDIMIENTO EN EL TIEMPO: El rendimiento de la instalación no varía con el tiempo, como ocurre con la fotovoltaica. No superándose los costes de mantenimiento. PROYECTOS: Los proyectos son de 100 Kw lo que conlleva un ahorro de recursos y tiempo en la fase de proyectos ya que serán instalaciones probadas y optimizadas desde primera hora. SUBVENCIONALBE: Se puede subvencionar hasta el 50% del coste total de la instalación. COSTE TOTAL La instalación puede adaptarse proporcionalmente a los fondos que se quieran invertir, evitando grandes inversiones propias de las instalaciones termosolares.
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VENTAJAS DE LAS MICRO-CENTRALES TERMOELÉCTRICAS
DIMENSIONES
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VENTAJAS DE LAS MICRO-CENTRALES TERMOELÉCTRICAS COMPARATIVA COMPARATIVA ENTRE CENTRALES TERMOELÉCTRICAS Y FOTOVOLTAICAS
INSTALACIÓN DE 1MW
FOTOVOLTAICA (FIJA)
TERMOELECTRICA
COSTES DE EJECUCIÓN
3.400.000 EUROS
5.000.000 EUROS
SUPERFICIE NECESARIA
25.000 M2
16.000 M2
DISMINUCIÓN DE RENDIMIENTO
15% EN 15 AÑOS
INALTERABLE
ALIMENTACIÓN
EXCLISIVAMENTE SOLAR
HÍBRIDA
PERÍODO DE EXPLOTACIÓN
25 AÑOS
50 AÑOS
PLAZO DE AMORTIZACIÓN
8 AÑOS
10 AÑOS
BENEFICIO OBTENIDO A 20 AÑOS
7.400.000 EUROS
8.700.000 EUROS
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NORMATIVA DE APLICACIÓN
NORMATIVA APLICABLE REAL DECRETO 661/2007 Las instalaciones termosolares están regidas por el R.D. 661/2007, dentro del subgrupo b.1.2. basadas en las energías renovables como fuente principal de funcionamiento. Por ello, se autoriza a uso de otro tipo de energía como apoyo siempre que dentro del cómputo anual, este aporte no suponga más del 15% del total de la energía empleada. REAL DECRETO LEY 6/2009 A través del Real Decreto Ley 6/2009 aprobado el 30 de abril de 2009 y publicado en BOE el 7 de mayo, se establece la creación de un registro de pre-asignación de retribución. Además se especifica: - No será necesaria Autorización administrativa para la inscripción del proyecto si éste no supera los 100 KW. - Se deberá disponer de al menos el 50% del la inversión de la instalación, ya sea económicos propios o financiados. - Se depositará un aval en la Caja General de Depósitos de la Administración General del estado de 100 euros/Kw
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TARIFICACIÓN TARIFAS APLICABLES Mediante el Real Decreto 661/2007 es establece las cuantías correspondiente a la venta de energía producida mediante centrales termosolares. Primeros 25 años - Tarifa regulada...............26,9377 céntimos/KWH - Tarifa de referemcia......25,0000 céntimos/KWH - Límite superior................34,3976 céntimos/KWH Tras 25 años - Tarifa regulada................21,5498 céntimos/KWH
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Estudio económico termosolar
Estudio estimativo económico INSTALACIÓN DE 100 KW
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Estudio económico termosolar
Gráfica de amortización
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TERMOELÉCTRICA
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