{"id":134065,"date":"2019-09-20T08:04:29","date_gmt":"2019-09-20T07:04:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134065"},"modified":"2019-10-03T08:28:22","modified_gmt":"2019-10-03T07:28:22","slug":"la-busqueda-de-rentabilidad-de-la-energia-solar-termica-de-concentracion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2019\/09\/20\/134065","title":{"rendered":"La b\u00fasqueda de rentabilidad de la energ\u00eda solar t\u00e9rmica de concentraci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Autor: Javier Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n<\/strong>–Grupo de Investigaciones Termoenerg\u00e9ticas, Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid<\/span><\/em><\/span><\/p>\n

Resumen<\/strong> <\/span><\/p>\n

La independencia energ\u00e9tica de pa\u00edses de escasos recursos f\u00f3siles resulta pr\u00e1cticamente imposible, lo que en el caso de pa\u00edses como Espa\u00f1a obliga a orientar la pol\u00edtica energ\u00e9tica hacia recursos renovables, entre las que se puede destacar la energ\u00eda solar. El fiasco nacional de la pol\u00edtica de subvenciones de principio de siglo XXI, y la crisis econ\u00f3mica complican la implantaci\u00f3n de estas tecnolog\u00edas que a d\u00eda de hoy resultan excesivamente caras en comparaci\u00f3n con ciertas alternativas tradicionales y otras renovables. La investigaci\u00f3n que se presenta a continuaci\u00f3n trata de mitigar el problema de la incursi\u00f3n de nuevas tecnolog\u00edas de aprovechamiento solar en el mercado con un nuevo concepto de planta termosolar que presente cambios disruptivos frente a dise\u00f1os previos en base a una sistem\u00e1tica de an\u00e1lisis de coherencia t\u00e9rmica en todos los procesos de la planta de aprovechamiento y generaci\u00f3n. Esta tecnolog\u00eda ya se est\u00e1 explotando a nivel de prototipo mediante el proyecto Futuro Solar, fruto de la colaboraci\u00f3n entre la Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid y OHL Industrial: Futuro Solar fue presentado en el marco de la 2\u00aa convocatoria de proyectos de Investigaci\u00f3n y Desarrollo cofinanciados por el Mecanismo Financiero del Espacio Econ\u00f3mico Europeo (EEA-Grants gestionadas por CDTI IDI-20140942) constituyendo en su momento un prototipo avanzado en cuanto a la curva de aprendizaje respecto al estado de la t\u00e9cnica de la tecnolog\u00eda termosolar. Como evoluci\u00f3n se lleg\u00f3 al dise\u00f1o del Reloj De Sol, el cual ha sido construido con fondos propios de la F2I2-GIT y constituye un sistema robusto y barato para producci\u00f3n de calor de proceso, que se encuentra actualmente en fase de pruebas.<\/span><\/p>\n

Abstract<\/strong><\/span><\/p>\n

The energy independence of countries with scarce fossil resources is practically impossible, which in the case of countries like Spain obliges to direct energy policy towards renewable resources, among which solar energy can be highlighted. The national fiasco of the subsidy policy of the beginning of the 21st century, and the economic crisis complicate the implementation of these technologies that today are too expensive compared to certain traditional and other renewable alternatives. The research presented below tries to mitigate the problem of the incursion of new technologies of solar use in the market with a new concept of solar thermal plant that presents disruptive changes compared to previous designs based on a systematic analysis of thermal coherence in all the processes of the use and generation plant. This technology is already being exploited at the prototype level through the Futuro Solar project, the result of collaboration between the Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid and OHL Industrial: Futuro Solar was presented within the framework of the 2nd call for Research and Development projects co-financed by the Financial Mechanism of the European Economic Area (EEA-Grants managed by CDTI IDI-20140942) constituting at the time an advanced prototype in terms of the learning curve with respect to the state of the art of solar thermal technology. As an evolution, the design of the Sun Dial was reached, which has been built with the F2I2-GIT’s own funds and constitutes a robust and cheap system for the production of process heat, which is currently in the testing phase.<\/span><\/p>\n

\u00a0Art\u00edculo difusi\u00f3n<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

La agricultura siempre ha sido un referente para sistemas de producci\u00f3n en los que se necesita gran superficie para obtener beneficio econ\u00f3mico, siempre tratando de reducir los costes de recolecci\u00f3n respecto a la superficie donde se realiza. <\/span><\/p>\n

Esta m\u00e1xima se puede aplicar al aprovechamiento de energ\u00eda solar en los campos solares para producci\u00f3n de energ\u00eda renovable, donde aparecen dos competidores importantes: fotovoltaica y solar t\u00e9rmica. La primera adolece actualmente de almacenamiento de energ\u00eda en grandes cantidades con buen rendimiento. La segunda lo permite, pero con un coste mayor. El almacenamiento t\u00e9rmico tiene el inconveniente de que cuanto mayor es la temperatura, mayores son las p\u00e9rdidas\u2026 e \u00a0<\/span>interesa que la temperatura sea cuanto mayor mejor para la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica. <\/span><\/p>\n

Para el caso de la solar t\u00e9rmica existen cuatro tecnolog\u00edas disponibles a nivel comercial (figura 1) con diferentes costes, eficiencias, temperaturas\u2026 sin que exista un dominador claro a d\u00eda de hoy.<\/span><\/p>\n

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Figura 1: Tipos de tecnolog\u00edas termosolares<\/span><\/p>\n

En la b\u00fasqueda de ese dominador se basa en econom\u00eda, fiabilidad y rendimiento, que deben ser analizadas desde una perspectiva novedosa como puede ser la coherencia t\u00e9rmica, o de forma m\u00e1s expl\u00edcita, evitar requerimientos excesivos par\u00a0el fin que se persigue. Para ello, se puede tener en cuenta otros \u00e1mbitos de la ingenier\u00eda como el nuclear, donde multitud de centrales funcionan con temperaturas moderadas (300\u00baC). <\/span><\/p>\n

Los a\u00f1os anteriores a la crisis financiera fueron caracterizados a nivel nacional por importantes subvenciones, cuyo objetivo era impulsar el desarrollo de tecnolog\u00edas renovables competitivas, pero que en la pr\u00e1ctica del \u00e1mbito termosolar replic\u00f3 una y otra vez el mismo concepto de campo desarrollado en los a\u00f1os 80 del pasado siglo sin avances tecnol\u00f3gicos sustanciales. <\/span><\/p>\n

La tendencia tradicional a mejorar las prestaciones de los sistemas termosolares incrementando su temperatura lastra la competitividad de la tecnolog\u00eda incrementando los requerimientos de precisi\u00f3n y materiales, cuando lo necesario para producir energ\u00eda el\u00e9ctrica no es tan exigente si se toma como referente el \u00e1mbito nuclear, que requiere unos 300\u00baC.<\/span><\/p>\n

La falta de necesidad detectada de ir a requerimientos tan exigentes, como en el \u00e1mbito de la energ\u00eda e\u00f3lica con el molino de tres palas, lleva a reconsiderar el dise\u00f1o de plantas termosolares. Sin olvidar que aumentar la temperatura tiene dos consecuencias fundamentales: disminuye el rendimiento del receptor al aumentar las p\u00e9rdidas t\u00e9rmicas y aumenta el rendimiento de la conversi\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica al hacerlo el bloque de potencia. <\/span><\/p>\n

Tradicionalmente los sistemas Fresnel se han utilizado a peque\u00f1a escala para producir un efluente t\u00e9rmico cercano a 350\u00baC, haciendo uso de una \u00fanica tuber\u00eda situada en el receptor. Pero el perfil de concentraci\u00f3n que alcanza el receptor de un sistema Fresnel se asemeja no es constante, por lo que colocar un \u00fanico tubo limita la m\u00e1xima temperatura que se puede llegar a alcanzar. Aumentar el n\u00famero de tubos permite tener la posibilidad de elevar la temperatura del efluente t\u00e9rmico (figura 3), y posibilitando una especializaci\u00f3n de los tubos: los que reciben menor radiaci\u00f3n solar trabajan a menor temperatura y los que reciben mayor radiaci\u00f3n solar trabajan a mayor temperatura, existiendo una temperatura para cada densidad de potencia.<\/span><\/p>\n

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Figura 2: Secci\u00f3n transversal de un receptor Fresnel multitubo para un mejor aprovechamiento t\u00e9rmico<\/span><\/p>\n

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Figura 3: Reloj de Sol<\/span><\/p>\n

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Figura 4: Receptor del Reloj de Sol en funcionamiento<\/p>\n

Conclusiones<\/span><\/strong><\/p>\n

La posibilidad de reducir requerimientos y prestaciones no debe ser olvidada para conseguir una mayor rentabilidad de la producci\u00f3n de energ\u00eda termosolar, y soluciones como el Reloj de Sol (figuras 4 y 5) deben ser tenidas en cuenta, fundamentalmente por el hecho de no requerir de tecnolog\u00eda compleja y poderse construir con medios disponibles en pol\u00edgonos industriales comunes.<\/span><\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Javier Mu\u00f1oz Ant\u00f3n, Responsable en funciones \u00a0de Grupo\u00a0UPM-GIT del Programa ACES2030-CM. \u2013 jamu\u00f1oz@etsii.upm.es<\/a><\/p>\n

Coordina ACES2030-CM Manuel Romero del Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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