Centrales d'energia solar concentrada

Centrales Tèrmiques Solar Concentrada

Utilitzen miralls o lents per concentrar la llum solar en un receptor que escalfa un fluid, fent funcionar una turbina o motor per generar electricitat.

Una central tèrmica solar concentrada és un sistema CSP a gran escala que utilitza miralls o lents per concentrar la llum solar en un receptor que escalfa un fluid que fa funcionar una turbina o motor per generar electricitat. Una central tèrmica solar concentrada consta de diversos components, com ara:

•   Col·lectors:Són dispositius que reflecteixen o refracten la llum solar cap a un receptor. Els col·lectors es poden classificar en quatre tipus: paràbols troncats, díscs parabòlics, reflexors Fresnel lineals i receptors centrals. Els paràbols troncats són miralls corbs que concentren la llum solar en un tub receptor lineal que passa al llarg de la seva línia focal. Els díscs parabòlics són miralls còncaus que concentren la llum solar en un receptor puntual al seu punt focal. Els reflexors Fresnel lineals són miralls plans que reflecteixen la llum solar en un tub receptor lineal per sobre d'ells. Els receptors centrals són torres envoltades per un conjunt de miralls plans anomenats heliòstats que reflecteixen la llum solar en un receptor puntual al seu tope.

• Receptors:  Són dispositius que absorben la llum solar concentrada i la transmeten a un fluid de transferència de calor (HTF). Els receptors es poden classificar en dos tipus: receptors externs i receptors interns. Els receptors externs estan exposats a l'atmosfera i tenen pèrdues de calor elevades degudes a la convecció i radiació. Els receptors interns estan tancats en una cambra a la vora i tenen baixes pèrdues de calor degudes a l'aïllament i evacuació.

• Fluids de transferència de calor: Són fluids que circulen a través dels receptors i transporten el calor dels col·lectors al bloc de potència. Els fluids de transferència de calor es poden classificar en dos tipus: fluids tèrmics i sales fundides. Els fluids tèrmics són lícits orgànics com òils sintètics o hidrocarburs que tenen punts d'ebullició alts i punts de congelació baixos. Les sales fundides són compostos inorgànics com nitrats de sòdium o nitrats de potassi que tenen una capacitat calorífica alta i una pressió de vapor baixa.

• Bloc de potència: És on es genera electricitat a partir de calor mitjançant una turbina o motor acoblats amb un generador. El bloc de potència es pot classificar en dos tipus: cicle de vapor i cicle Brayton. El cicle de vapor utilitza aigua com HTF i produeix vapor que fa funcionar una turbina de vapor connectada a un generador elèctric. El cicle Brayton utilitza aire com HTF i produeix aire calent que fa funcionar una turbina de gas connectada a un generador elèctric.

• Sistema d'emmagatzematge: És on es desa el calor excés per a un ús posterior quan no hi ha llum solar o quan hi ha una demanda d'ús elevada. Els sistemes d'emmagatzematge es poden classificar en dos tipus: emmagatzematge de calor sensible i emmagatzematge de calor latent. L'emmagatzematge de calor sensible utilitza materials com roques, aigua o sales fundides que emmagatzemen calor augmentant la seva temperatura sense canviar de fase. L'emmagatzematge de calor latent utilitza materials com materials de canvi de fase (PCMs) o materials termoquímics (TCMs) que emmagatzemen calor canviant de fase o estat químic sense canviar de temperatura.

  
  

La disposició d'una central tèrmica solar concentrada depèn de diversos factors, com les condicions del lloc, la mida del sistema, els objectius de disseny i els requisits de la xarxa. No obstant això, una disposició típica consta de tres parts principals: camp de col·lecció, bloc de potència i sistema d'emmagatzematge.

El camp de col·lecció inclou els col·lectors, els receptors i els HTFs que recullen i transporten el calor de la llum solar.El bloc de potència inclou les turbinas, motors,generadors i altres equips que converteixen el calor en electricitat.El sistema d'emmagatzematge inclou dipòsits, recipients i altres dispositius que emmagatzemen el calor per a un ús posterior.

L'operació d'una central tèrmica solar concentrada depèn de diversos factors, com les condicions meteorològiques, la demanda d'ús i l'estat de la xarxa. No obstant això, una operació típica consta de tres modes principals: mode de càrrega, mode de descàrrega i mode de connexió a la xarxa.

El mode de càrrega ocorre quan hi ha excés de llum solar i baixa demanda d'ús. En aquest mode, els col·lectors concentren la llum solar en els receptors que escalfen el HTF. El HTF llavors flueix cap al bloc de potència o al sistema d'emmagatzematge, depenent de la configuració del sistema i la estratègia de control.

El mode de descàrrega ocorre quan no hi ha llum solar o hi ha una demanda d'ús elevada. En aquest mode, el HTF flueix del sistema d'emmagatzematge al bloc de potència, on produeix vapor o aire calent que fa funcionar la turbina o motor per generar electricitat.

El mode de connexió a la xarxa ocorre quan hi ha disponibilitat de la xarxa i tarifes favorables. En aquest mode, l'electricitat generada pel bloc de potència es pot alimentar a la xarxa a través d'un transformador i un interruptor. El mode de connexió a la xarxa també pot ocorre quan hi ha un tall de la xarxa i es necessita energia de suport. En aquest mode, l'electricitat generada pel bloc de potència es pot utilitzar pels usos a través d'un inversor i un interruptor.