{"id":131129,"date":"2011-03-15T13:13:44","date_gmt":"2011-03-15T12:13:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131129"},"modified":"2011-03-15T13:13:44","modified_gmt":"2011-03-15T12:13:44","slug":"particulas-como-fluido-caloportador-almacenable-en-sistemas-solares-de-receptor-central","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/03\/15\/131129","title":{"rendered":"Part\u00edculas como fluido caloportador almacenable en sistemas solares de receptor central"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">En los \u00faltimos a\u00f1os, la generaci\u00f3n de electricidad a trav\u00e9s de fuentes renovables ha experimentado un crecimiento impresionante en Espa\u00f1a. Las tecnolog\u00edas punteras son la e\u00f3lica, seguida de la fotovoltaica y los solares de concentraci\u00f3n, \u00e9stos \u00faltimos dominados por los Canales Parab\u00f3licos. La tecnolog\u00eda de plantas de receptor central, a pesar de su buen potencial, todav\u00eda se ha instalado muy poco. Esto es debido principalmente a la falta de experiencia de operaci\u00f3n de larga duraci\u00f3n y con plantas de gran tama\u00f1o, algo que en el caso de los Canales Parab\u00f3licos se ha conseguido en EEUU en los a\u00f1os 80 y 90 con las plantas SEGS en California. Hasta la fecha, s\u00f3lo dos plantas (PS10 y PS20) est\u00e1n en operaci\u00f3n y una planta (Gemasolar) est\u00e1 en construcci\u00f3n.<\/p>\n<p><strong>\u00a0<\/strong>[Autor: Thorsten Denk, PSA-Ciemat]<\/p>\n<p>\u00a0Los sistemas de receptor central utilizan una gran cantidad de espejos, denominados heli\u00f3statos, para concentrar la radiaci\u00f3n procedente del sol al extremo de una torre, donde se encuentra el componente clave del sistema, el receptor. La tarea del receptor es traspasar la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n solar a un fluido caloportador. Ese fluido caloportador luego se utiliza para generar vapor, que a su vez acciona a una turbina acoplada a un alternador. Es la caracter\u00edstica principal para clasificar a un sistema de receptor central. Destacan como los m\u00e1s usados el agua\/vapor, el aire atmosf\u00e9rico, el aire de presi\u00f3n y las sales fundidas. Las dos plantas operativas en la actualidad (PS10 y PS20) utilizan ambas agua\/vapor saturado como fluido caloportador.<\/p>\n<p>\u00a0La cr\u00edtica m\u00e1s importante que reciben las centrales el\u00e9ctricas de energ\u00edas renovables, aparte del elevado coste, es la producci\u00f3n fluctuante con alta dependencia de las condiciones meteorol\u00f3gicas. Eso es valido en particular para las e\u00f3licas y la fotovoltaica, donde no existen opciones para incluir a un sistema inherente de almacenamiento de energ\u00eda. Los sistemas solares de concentraci\u00f3n tienen en este punto sus ventajas, m\u00e1s o menos notables en funci\u00f3n del fluido caloportador que utilizan. El aceite que calientan los Canales Parab\u00f3licos en principio se deja almacenar f\u00e1cilmente y a gran cantidad, sin embargo su elevado coste y el riesgo de fuego descartan esta opci\u00f3n. En su lugar, hoy en d\u00eda se utilizan sistemas secundarios de sales fundidas para esta tarea. Las plantas PS10 y PS20 de vapor saturado tienen tanques de presi\u00f3n para almacenar este vapor, pero est\u00e1 claro que es un concepto que s\u00f3lo es aplicable a bajas potencias y para poco tiempo de almacenamiento. Lo mismo vale para posibles plantas futuras de Canales Parab\u00f3licos con generaci\u00f3n directa de vapor. Las plantas con receptor de aire atmosf\u00e9rico tienen ya ciertas ventajas, porque a trav\u00e9s del aire se pueden cargar y descargar tanques grandes de s\u00f3lidos baratos, como bolitas de cer\u00e1mica o placas de hormig\u00f3n. Con esta tecnolog\u00eda, un sistema de almacenamiento para varias horas es posible.<\/p>\n<p>\u00a0Pero sin duda el mayor potencial bajo el aspecto de almacenamiento de la energ\u00eda solar lo tiene actualmente la tecnolog\u00eda de los receptores de sales fundidas. En estas plantas, se utiliza como fluido caloportador una mezcla de sales de nitratos, ajustada de tal manera que sus propiedades sean optimizadas para el uso en una planta solar. En principio es posible desacoplar del todo la producci\u00f3n de energ\u00eda en la torre solar de la producci\u00f3n de electricidad. Mientras que hay sol, se carga un tanque enorme con sales fundidas calientes, y cuando hay demanda de electricidad, se descarga este tanque para generarla. Es la tecnolog\u00eda que se aplicar\u00e1 en la planta Gemasolar en Sevilla, y ser\u00e1 interesante ver a una planta solar operando 24 horas al d\u00eda. Hay que mencionar que en las plantas de sales de torre se aprovecha mucho mejor la capacidad t\u00e9rmica de las sales que en los sistemas que actualmente se a\u00f1aden a las plantas de Canales Parab\u00f3licos, porque se puede aprovechar el rango entero de 300\u00b0C que es posible, mientras que los CP s\u00f3lo pueden utilizar alrededor de 100\u00b0C.<\/p>\n<p>\u00a0Sin embargo, tambi\u00e9n los sistemas de sales fundidas tienen que enfrentarse a varios problemas. Uno de ellos es el peligro de congelaci\u00f3n de las sales en la tuber\u00eda, que requiere para ser evitado un traceado el\u00e9ctrico en toda la tuber\u00eda, que aumenta de manera significante el consumo paras\u00edtico de la central y que limita la longitud de los conductos. Otro posible problema del futuro es, si muchas empresas optan por esta tecnolog\u00eda, que hay que temer una subida importante del precio de las sales.<\/p>\n<p>\u00a0Ya desde hace varias d\u00e9cadas existe otra propuesta para el medio caloportador, el uso de part\u00edculas s\u00f3lidas. La idea original a menudo se encuentra bajo la denominaci\u00f3n \u201cabsorci\u00f3n directa\u201d, porque la ventaja principal, como se pensaba en su d\u00eda, es que no hace falta ning\u00fan dispositivo absorbedor, sino que el fluido mismo act\u00faa como tal. As\u00ed se evitan problemas de picos de temperatura y se esperan mejoras en la eficiencia de absorci\u00f3n. Sin embargo, hasta hoy no hab\u00eda mucho trabajo en este campo, posiblemente porque el manejo de las part\u00edculas en un receptor solar no es una cosa sencilla.<\/p>\n<p>\u00a0Pero considerando part\u00edculas como medio caloportador bajo el punto de vista de almacenamiento de calor, se vuelven de nuevo bastante atractivos. Las ventajas pueden ser enormes: Permiten un muy alto rango de temperatura de operaci\u00f3n, que puede ser de ambiental hasta 1000\u00b0C e incluso m\u00e1s, no hay peligro de congelaci\u00f3n, no son ni venenosos ni explosivos ni constituyen otro peligro para el medio ambiente, y finalmente est\u00e1n disponibles en gran cantidad a precio bajo. Tampoco presentan l\u00edmites con respecto al tama\u00f1o de una planta, porque se dejan f\u00e1cilmente integrar en un sistema multi-torre que consiste en varios campos de heli\u00f3statos, cada uno con su torre y su receptor, pero un \u00fanico sistema centralizado de almacenamiento y generaci\u00f3n de electricidad. El transporte de las part\u00edculas, tanto calientes como fr\u00edas, puede ser mediante un sistema mec\u00e1nico con contenedores aislados, como ascensores en las torres y ferrocarriles en el suelo.<\/p>\n<p>\u00a0<a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2011\/03\/Thorsten.png\"><img decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-131130 alignnone\" title=\"Thorsten\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2011\/03\/Thorsten-300x209.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"209\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2011\/03\/Thorsten-300x209.png 300w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2011\/03\/Thorsten.png 509w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Izq.: Cortina de part\u00edculas. Dcha.: Ejemplo de part\u00edculas inertes.<\/p>\n<p>\u00a0El reto principal es el dise\u00f1o del mismo receptor de part\u00edculas. El concepto m\u00e1s com\u00fan es el de la cortina de part\u00edculas abierta al ambiente, donde caen las part\u00edculas como una catarata a trav\u00e9s del foco del campo de heli\u00f3statos sin utilizaci\u00f3n de una ventana. Los problemas son la geometr\u00eda de la irradiaci\u00f3n (que no puede ser perpendicular a la cortina de part\u00edculas), la estabilidad de la cortina (por aceleraci\u00f3n de las part\u00edculas a lo largo de su ca\u00edda), la influencia del viento, y la operaci\u00f3n a carga parcial. En general se puede decir que hace falta un sistema de recirculaci\u00f3n para adaptar el caudal y las temperaturas de las part\u00edculas a la oferta de radiaci\u00f3n solar.<\/p>\n<p>\u00a0Adem\u00e1s existen tambi\u00e9n conceptos m\u00e1s avanzados y complejos, que como caracter\u00edstica com\u00fan utilizan una ventana de cuarzo para aislar el interior del receptor del entorno, y que son interesantes sobre todo para aplicaciones de qu\u00edmica solar. A parte del concepto de la cortina de part\u00edculas, se puede pensar en cualquier otro concepto conocido de la tecnolog\u00eda de reactores qu\u00edmicos, como por ejemplo los lechos fluidizados o los con flujo arrastrado. La ventana ofrece la ventaja de que se puede operar pr\u00e1cticamente con cualquier sustancia, tanto s\u00f3lidos como gases, e incluso a presiones distintas de la ambiental No obstante tiene la desventaja, adem\u00e1s de la elevada complejidad y costes, de que siempre est\u00e1 en peligro de ensuciarse, algo que requiere medidas constructivas especiales. Otras ventajas del uso de part\u00edculas en reactores solar qu\u00edmicos, comparado por ejemplo con conceptos con absorbedor fijo, son la potencialmente gran superficie de las part\u00edculas y la asociada buena cin\u00e9tica de las reacciones, as\u00ed como la posibilidad de sustituirlas f\u00e1cilmente cuando sus propiedades se empiezan a degradar, algo que tiene mucha importancia sobre todo en aplicaciones como catalizador para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno solar.<\/p>\n<p>\u00a0Hasta la fecha todav\u00eda no existe ninguna planta solar comercial que utilice part\u00edculas como medio caloportador, ni hay planes para eso. Pero si con el futuro crecimiento del mercado de la energ\u00eda solar el tema del almacenamiento fiable y previsible se hace cada vez m\u00e1s urgente, es muy posible que esta tecnolog\u00eda vuelva a emerger.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>En los \u00faltimos a\u00f1os, la generaci\u00f3n de electricidad a trav\u00e9s de fuentes renovables ha experimentado un crecimiento impresionante en Espa\u00f1a. Las tecnolog\u00edas punteras son la e\u00f3lica, seguida de la fotovoltaica y los solares de concentraci\u00f3n, \u00e9stos \u00faltimos dominados por los Canales Parab\u00f3licos. La tecnolog\u00eda de plantas de receptor central, a pesar de su buen potencial, todav\u00eda se ha instalado muy poco. Esto es debido principalmente a la falta de experiencia de operaci\u00f3n de larga duraci\u00f3n y con plantas de gran tama\u00f1o, algo que en el caso de los Canales Parab\u00f3licos se ha conseguido en EEUU en los a\u00f1os 80 y\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,550,543,547,549],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131129"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131129"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131129\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131131,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131129\/revisions\/131131"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131129"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131129"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131129"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}