{"id":132764,"date":"2015-11-16T12:25:05","date_gmt":"2015-11-16T11:25:05","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132764"},"modified":"2015-11-16T12:25:05","modified_gmt":"2015-11-16T11:25:05","slug":"la-generacion-directa-de-vapor-ventajas-e-inconvenientes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2015\/11\/16\/132764","title":{"rendered":"La Generaci\u00f3n Directa de Vapor: ventajas e inconvenientes"},"content":{"rendered":"<p><strong><span style=\"color: #000000;\">[Autor: Eduardo Zarza-PSA-CIEMAT]<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">El gran desarrollo comercial que ha alcanzado la tecnolog\u00eda de captadores cilindroparab\u00f3licos se debe en gran medida a la empresa LUZ Industries y a las nueve centrales termosolares<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0 <\/span><span style=\"color: #000000;\">SEGS (Solar Electric Generating Systems) que construy\u00f3 entre los a\u00f1os 1984 y 1990, con una potencia total de 354,3 MWe, en el Estado de California (EEUU) [1]. Gracias a la existencia de las plantas SEGS, los inversores fueron menos reacios a participar en proyectos de centrales termosolares con esta tecnolog\u00eda cuando en Espa\u00f1a el RD661\/2007 implant\u00f3 un marco retributivo que convert\u00eda las centrales termosolares en proyectos rentables. Poder ver en funcionamiento las plantas SEGS era sin duda una prueba de fiabilidad tecnol\u00f3gica que pes\u00f3 mucho en los inversores a la hora de decidir participar en proyectos de este tipo. En cambio, la no existencia de centrales termosolares comerciales con tecnolog\u00eda de receptor central, supuso para los inversores un obst\u00e1culo importante a la hora de comprometer su dinero en proyectos de centrales termosolares con esa tecnolog\u00eda. Este es b\u00e1sicamente el motivo principal por el que en Espa\u00f1a, y a nivel mundial, el n\u00famero de centrales termosolares con captadores cilindroparab\u00f3licos es significativamente superior al de centrales con tecnolog\u00eda de receptor central. En Espa\u00f1a, de un total de 50 centrales termosolares, 45 son de captadores cilindroparab\u00f3licos, mientras que solo 3 son de receptor central. No obstante, se empieza a apreciar un cambio de tendencia tecnol\u00f3gica en los nuevos proyectos, siendo mayor el n\u00famero de los que se basan en tecnolog\u00eda de receptor central.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Tanto por la presi\u00f3n que supone el creciente auge de la tecnolog\u00eda de receptor central, como por la necesidad global de las centrales termosolares de lograr una importante reducci\u00f3n de costes, el principal reto de la tecnolog\u00eda de captadores cilindroparab\u00f3licos actualmente es lograr una gran reducci\u00f3n de costes. Ya en el a\u00f1o 1988, la empresa LUZ tuvo clara la necesidad de dar un gran paso tecnol\u00f3gico en relaci\u00f3n con los captadores cilindroparab\u00f3licos, y lanzo un ambicioso programa de I+D bajo las siglas ATS (<\/span><em><span style=\"color: #000000;\">Advanced Trough System<\/span><\/em><span style=\"color: #000000;\">) que ten\u00eda como objetivo principal sustituir el aceite t\u00e9rmico que se usa como fluido de trabajo en el campo solar de las centrales con captadores cilindroparab\u00f3licos, por la generaci\u00f3n directa de vapor (GDV) en los propios captadores solares. Por desgracia, la desaparici\u00f3n de LUZ en el a\u00f1o 1991 interrumpi\u00f3 sus planes de mejora tecnol\u00f3gica [2].<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Teniendo en cuenta las ventajas que conlleva la sustituci\u00f3n del aceite t\u00e9rmico (conocida internacionalmente mediante las siglas HTF, <\/span><em><span style=\"color: #000000;\">Heat Transfer Fluid<\/span><\/em><span style=\"color: #000000;\">) por la tecnolog\u00eda GDV, durante la \u00faltima d\u00e9cada del siglo XX y la primera del siglo XXI se desarrollaron diversos proyectos relacionados con la tecnolog\u00eda GDV (proyectos: HIPRESS, GUDE, DISS, DISTOR, REALDISS, etc..), los cuales fueron promovidos por diversas entidades europeas, como CIEMAT, DLR, SIEMENS, ZSW, \u2026. Todos estos proyectos han permitido adquirir un mejor conocimiento de la tecnolog\u00eda GDV, y poder sopesar mejor sus ventajas e inconvenientes cuando se compara con la tecnolog\u00eda HTF. El proyecto DISS [3], promovido por el CIEMAT espa\u00f1ol y el DLR alem\u00e1n, con el apoyo financiero de la Comisi\u00f3n Europea y con la participaci\u00f3n de un buen n\u00famero de entidades europeas, fue probablemente el m\u00e1s importante de todos esos proyectos, y se desarroll\u00f3 entre los a\u00f1os 1996 y 2001.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Todos los proyectos llevados a cabo en relaci\u00f3n con la tecnolog\u00eda GDV con captadores cilindroparab\u00f3licos han permitido corroborar que las principales ventajas e inconvenientes cuando se compara esta tecnolog\u00eda con la tecnolog\u00eda HTF son las siguientes:<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span><span style=\"color: #000000;\"><span style=\"text-decoration: underline;\">Ventajas:<\/span><\/span><\/span><\/p>\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li>Menor riesgo medioambiental en caso de fugas en el campo solar<\/li>\n<li>Posibilidad de conseguir mayores eficiencias globales en la central al aumentar la temperatura del vapor sobrecalentado enviado al bloque de potencia, y<\/li>\n<li>Menor coste de inversi\u00f3n<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"text-decoration: underline;\"><span style=\"color: #000000;\">Inconvenientes:<\/span><\/span><\/p>\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li>Necesidad de tuber\u00edas y elementos m\u00e1s robustos para el campo solar, pues deben soportar mayores presiones<\/li>\n<li>Requiere sistemas de control m\u00e1s complejos, debido al flujo bif\u00e1sico existente en los tubos receptores<\/li>\n<li>Peligro de altos gradientes de temperatura en los tubos receptores cuando se produce la estratificaci\u00f3n de la fase l\u00edquida del flujo bif\u00e1sico que circula por el interior de dichos tubos<\/li>\n<li>No puede utilizar sistemas de almacenamiento t\u00e9rmico en calor sensible, ya que necesita almacenamiento de energ\u00eda t\u00e9rmica mediante cambio de fase<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0<span style=\"color: #000000;\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2015\/11\/Imagen12.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-132766\" title=\"Imagen1\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2015\/11\/Imagen12-300x151.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"151\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2015\/11\/Imagen12-300x151.jpg 300w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2015\/11\/Imagen12.jpg 709w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0<strong><span style=\"color: #000000;\">Vista del Campo solar de la planta experimental DISS instalada en la Plataforma Solar de Almer\u00eda<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Cuando se analizan en profundidad estas ventajas e inconvenientes, se llega a la conclusi\u00f3n que la tecnolog\u00eda GDV puede lograr un 10% de reducci\u00f3n del coste de la electricidad producida en plantas de captadores cilindroparab\u00f3licos [4]. Pero para ello es necesario desarrollar un sistema de almacenamiento t\u00e9rmico mediante cambio de fase cuyo coste de inversi\u00f3n no sea superior a los 50\u20ac\/kWh de capacidad<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">El reto de conseguir un sistema de almacenamiento t\u00e9rmico <\/span><span style=\"text-decoration: underline;\"><span style=\"color: #000000;\">de gran capacidad<\/span><\/span><span style=\"color: #000000;\"> mediante cambio de fase con un coste igual o inferior a los 50\u20ac\/kWh de capacidad es realmente importante, y hoy en d\u00eda a\u00fan no se sabe a ciencia cierta c\u00f3mo conseguirlo. Es por este motivo que hay muchos centros de I+D trabajando actualmente en este reto, pues de su consecuci\u00f3n depende en gran medida el futuro comercial de grandes centrales termosolares con GDV. El reto del almacenamiento t\u00e9rmico mediante cambio de fase es mucho menor cuando se trata de sistemas de peque\u00f1a y mediana capacidad (del orden de varios MWh), y de hecho ya se han probado con \u00e9xito varios prototipos que han llegado hasta 1 MWh de capacidad [5].<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0 <\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Las grandes ventajas que conlleva la Generaci\u00f3n Directa de Vapor frente a la tecnolog\u00eda HTF, junto con el hecho que resultan mucho m\u00e1s factibles los sistemas de almacenamiento t\u00e9rmico mediante cambio de fase para peque\u00f1a y mediana capacidad, hace pensar que esta tecnolog\u00eda tiene un prometedor futuro dentro del mercado de las Aplicaciones a Calor de Proceso, en el que el tama\u00f1o de los sistemas es mucho m\u00e1s peque\u00f1o que las centrales termosolares y los costes no son tan restrictivos. Puesto que el conocimiento necesario para dise\u00f1ar campos solares con GDV ya se tiene, y existen sistemas de almacenamiento mediante cambio de fase para peque\u00f1a y mediana capacidad, es el momento de promover desde el sector privado, y apoyar desde la Administraci\u00f3n, las primeras plantas pilotos de Aplicaciones a Calor de Proceso con captadores cilindroparab\u00f3licos y generaci\u00f3n directa de vapor. Este tipo de sistemas solares posee unas caracter\u00edsticas que los hace especialmente adecuados para la peque\u00f1a y mediana empresa, que es la que realmente dinamiza la econom\u00eda de un Pa\u00eds como Espa\u00f1a. Estamos ante una tecnolog\u00eda que puede dar muchos y buenos resultados a Espa\u00f1a, pues tenemos centros de I+D y empresas con suficiente conocimiento, experiencia y capacidad para acometer este tipo de instalaciones solares. Esta fue una de las conclusiones principales del I Simposio sobre Tecnolog\u00edas Termosolares de Concentraci\u00f3n, celebrado en Sevilla los d\u00edas 3 y 4 de noviembre, en el que han participado en torno a las 100 personas procedentes del sector industrial y de la I+D+i.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">Referencias:<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">[1]<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span><span style=\"color: #000000;\">COHEN, G.E.; FRIER, S.D. \u201cTen years of solar power plant operation in the Mojave Desert\u201d. In: CAMPBELL-HOWE, R.; WILKINS-CROWDER, B. eds. Proceedings of the 1997 American Solar Energy Society annual conference. Washington, EEUU, 1997. Boulder (Colorado), American Solar Energy Society, 1997: pp. 77-81.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">[2]<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span><span style=\"color: #000000;\">LOTKER, M. \u201cBarriers to Commercialization of Large-scale Solar Electricity: Lessons Learned from LUZ Experience\u201d. Informe t\u00e9cnico SAND91-7014. <\/span><span style=\"color: #000000;\">Albuquerque<\/span><span style=\"color: #000000;\">, EEUU, Sandia National Laboratories, 1991<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">[3]<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span><span style=\"color: #000000;\">ZARZA, E.; VALENZUELA, L.; LE\u00d3N, J.; WEYERS, D.-H.; EICKHOFF, M.; ECK, M.; HENNECKE, K. \u201cThe DISS Project: Direct Steam Generation in Parabolic Trough Systems. Operation&amp;Maintenance Experience and Update on Project Status\u201d. In: Davidson, J. (eds.). <\/span><em><span style=\"color: #000000;\">Journal of Solar Energy Engineering<\/span><\/em><span style=\"color: #000000;\">. American Society of Mechanical Engineers, Nueva York (USA), 2002.. Vol.124, n\u00famero 2, pp. 126-133 <\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">[4]<\/span><strong><span style=\"color: #000000;\">\u00a0<\/span><\/strong><span style=\"color: #000000;\">FABIAN, J.; SCHMITZ, K., MARKUS ECK, M.; LAING, D.; ORTIZ-VIVES, F.; SCHNATBAUM-LAUMAN, L.; SCHULTE-FISCHEDICK, J. \u201cComparative System Analysis of Parabolic Trough Power Plants with DSG and Oil using Integrated Thermal Energy Storage\u201d. Proceeding of the SolarPACES 2011 Conference. Granada (Spain), September 2011.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #000000;\">[5]<\/span><span style=\"color: #000000;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span><span style=\"color: #000000;\"><a href=\"http:\/\/www.flagsol.com\/flagsol\/english\/technology\/research-development\/direct-steam-generation-\/real-diss\/real-diss.html\">http:\/\/www.flagsol.com\/flagsol\/english\/technology\/research-development\/direct-steam-generation-\/real-diss\/real-diss.html<\/a><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>[Autor: Eduardo Zarza-PSA-CIEMAT] El gran desarrollo comercial que ha alcanzado la tecnolog\u00eda de captadores cilindroparab\u00f3licos se debe en gran medida a la empresa LUZ Industries y a las nueve centrales termosolares\u00a0 SEGS (Solar Electric Generating Systems) que construy\u00f3 entre los a\u00f1os 1984 y 1990, con una potencia total de 354,3 MWe, en el Estado de California (EEUU) [1]. Gracias a la existencia de las plantas SEGS, los inversores fueron menos reacios a participar en proyectos de centrales termosolares con esta tecnolog\u00eda cuando en Espa\u00f1a el RD661\/2007 implant\u00f3 un marco retributivo que convert\u00eda las centrales termosolares en proyectos rentables. 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