Plantas de Energía Solar Concentrada

Centrales eléctricas de energía solar concentrada

Utilizan espejos o lentes para enfocar la luz solar en un receptor que calienta un fluido, impulsando una turbina o motor para generar electricidad.

Una central eléctrica de energía solar concentrada es un sistema CSP a gran escala que utiliza espejos o lentes para concentrar la luz solar en un receptor que calienta un fluido que impulsa una turbina o motor para generar electricidad. Una central eléctrica de energía solar concentrada consta de varios componentes, como:

•   Coletores:Estos son dispositivos que reflejan o refractan la luz solar hacia un receptor. Los colectores se pueden clasificar en cuatro tipos: canalones parabólicos, platos parabólicos, reflectores lineales de Fresnel y receptores centrales. Los canalones parabólicos son espejos curvos que enfocan la luz solar en un tubo receptor lineal que se extiende a lo largo de su línea focal. Los platos parabólicos son espejos cóncavos que enfocan la luz solar en un receptor puntual en su punto focal. Los reflectores lineales de Fresnel son espejos planos que reflejan la luz solar en un tubo receptor lineal por encima de ellos. Los receptores centrales son torres rodeadas por una matriz de espejos planos llamados helióstatos que reflejan la luz solar en un receptor puntual en su parte superior.

• Receptores:  Estos son dispositivos que absorben la luz solar concentrada y la transfieren a un fluido de transferencia de calor (HTF). Los receptores se pueden clasificar en dos tipos: receptores externos e internos. Los receptores externos están expuestos a la atmósfera y tienen altas pérdidas de calor debido a la convección y radiación. Los receptores internos están encerrados en una cámara al vacío y tienen bajas pérdidas de calor debido a la aislación y evacuación.

• Fluidos de transferencia de calor: Estos son fluidos que circulan a través de los receptores y transportan el calor de los colectores al bloque de potencia. Los fluidos de transferencia de calor se pueden clasificar en dos tipos: fluidos térmicos y sales fundidas. Los fluidos térmicos son líquidos orgánicos como aceites sintéticos o hidrocarburos que tienen puntos de ebullición altos y puntos de congelación bajos. Las sales fundidas son compuestos inorgánicos como nitrato de sodio o nitrato de potasio que tienen una alta capacidad calorífica y baja presión de vapor.

• Bloque de potencia: Es donde se genera electricidad a partir del calor utilizando una turbina o motor acoplado a un generador. El bloque de potencia se puede clasificar en dos tipos: ciclo de vapor y ciclo Brayton. El ciclo de vapor utiliza agua como HTF y produce vapor que impulsa una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico. El ciclo Brayton utiliza aire como HTF y produce aire caliente que impulsa una turbina de gas conectada a un generador eléctrico.

• Sistema de almacenamiento: Es donde se almacena el calor excedente para su uso posterior cuando no hay luz solar o cuando hay una alta demanda de carga. Los sistemas de almacenamiento se pueden clasificar en dos tipos: almacenamiento de calor sensible y almacenamiento de calor latente. El almacenamiento de calor sensible utiliza materiales como rocas, agua o sales fundidas que almacenan calor aumentando su temperatura sin cambiar de fase. El almacenamiento de calor latente utiliza materiales como materiales de cambio de fase (PCM) o materiales termoquímicos (TCM) que almacenan calor cambiando de fase o estado químico sin cambiar su temperatura.

  
  

La disposición de una central eléctrica de energía solar concentrada depende de varios factores, como las condiciones del sitio, el tamaño del sistema, los objetivos de diseño y los requisitos de la red. Sin embargo, una disposición típica consta de tres partes principales: campo de recolección, bloque de potencia y sistema de almacenamiento.

El campo de recolección incluye los colectores, receptores y HTFs que recogen y transportan calor de la luz solar.El bloque de potencia incluye las turbinas, motores,generadores y otros equipos que convierten el calor en electricidad.El sistema de almacenamiento incluye tanques, recipientes y otros dispositivos que almacenan calor para su uso posterior.

La operación de una central eléctrica de energía solar concentrada depende de varios factores, como las condiciones meteorológicas, la demanda de carga y el estado de la red. Sin embargo, una operación típica consta de tres modos principales: modo de carga, modo de descarga y modo de conexión a la red.

El modo de carga ocurre cuando hay exceso de luz solar y baja demanda de carga. En este modo, los colectores concentran la luz solar en los receptores que calientan el HTF. El HTF luego fluye hacia el bloque de potencia o el sistema de almacenamiento, según la configuración del sistema y la estrategia de control.

El modo de descarga ocurre cuando no hay luz solar o hay una alta demanda de carga. En este modo, el HTF fluye desde el sistema de almacenamiento al bloque de potencia, donde produce vapor o aire caliente que impulsa la turbina o motor para generar electricidad.

El modo de conexión a la red ocurre cuando hay disponibilidad de la red y tarifas favorables. En este modo, la electricidad generada por el bloque de potencia puede ser alimentada a la red a través de un transformador y un interruptor. El modo de conexión a la red también puede ocurrir cuando hay un corte de energía en la red y se necesita energía de respaldo. En este modo, la electricidad generada por el bloque de potencia puede ser utilizada por las cargas a través de un inversor y un interruptor.