RECEPTOR SOLAR DE SALES FUNDIDAS DE ABENGOA SOLAR

Os queremos presentar la última invención de la empresa líder en energía solar, ABENGOA SOLAR NEW TECHNOLOGIES, S.A. Se trata de un nuevo Receptor solar de sales fundidas y procedimiento para reducir el gradiente térmico en dicho receptor.

Esta invención pertenece al campo de las tecnologías de alta concentración solar termoeléctrica. Se basa en la tecnología de receptor central de torre con campo de helióstatos para la generación de energía eléctrica. En el receptor se emplea como fluido caloportador una mezcla de sales fundidas que permite alcanzar elevadas temperaturas de trabajo y como consecuencia, incrementar la eficiencia del ciclo termodinámico con respecto a los que emplean agua/vapor como fluido de transferencia de calor.

ENERGIA SOLAR - RECEPTOR SOLAR DE SALES FUNDIDAS

Dentro de las tecnologías de alta concentración solar termoeléctrica, se encuentran los sistemas de receptor central de torre en los que la radiación solar directa es reflejada por un campo de helióstatos hacia el receptor, situado en la parte superior de la torre (foco del sistema óptico). El receptor es el sistema donde se concentra toda la radiación solar procedente del campo solar. Esta energía solar se transforma en energía térmica del fluido caloportador. En el caso de no emplearse agua como fluido de transferencia de calor, se requiere disponer de un intercambiador de calor donde se transfiera la energía térmica del fluido caloportador al agua para la generación de vapor sobrecalentado a elevada temperatura. Finalmente, este vapor sobrecalentado se lleva a la turbina y posteriormente a un alternador para generar electricidad.

La ventaja principal de las plantas con receptores de sales fundidas radica en que al trabajar con un fluido caloportador de alto nivel energético, tras el intercambiador de calor para la producción de vapor sobrecalentado, se consiguen temperaturas de éste superiores (550ºC) a las obtenidas en las plantas con receptores que producen directamente vapor sobrecalentado (520ºC). De esta manera la eficiencia del ciclo termodinámico se incrementa y en consecuencia aumenta el rendimiento de la turbina. Se estima que la eficiencia del ciclo puede aumentar del 28% al 38%, si en lugar de emplear agua/vapor empleamos una mezcla de sales fundidas como fluido caloportador.

Esta invención propone el diseño de un receptor central de torre con sales fundidas con una configuración definida, que facilita su funcionamiento y control durante la operación de la planta solar termoeléctrica.

La ventaja de este receptor solar de sales fundidas, es que su implementación permite aumentar la vida útil del receptor, al disminuir la diferencia de temperaturas entre la entrada y la salida en los tubos que conforman el receptor. Como consecuencia, se reducirían las tensiones térmicas experimentadas por el material que darían lugar a daños en la estructura, como fracturas y agrietamientos, principalmente en las zonas soldadas.

Para ello, se propone un sistema de recirculación de un porcentaje de caudal de la corriente de salida del receptor (mezcla de sal caliente) a su entrada. Este porcentaje de caudal debe conducir a la mínima pérdida de carga, generando a su vez unas pérdidas térmicas admisibles para una eficiencia de receptor fijada.

El receptor solar propuesto en la presente invención, para reducir las pérdidas térmicas, será de tipo cavidad. Los receptores tipo cavidad se definen como aquellos que se instalan en lo alto de una torre dentro de un hueco o cavidad, de manera que se minimizan las pérdidas térmicas por radiación o convección.

La sal fundida fría (fluido caloportador), procedente del tanque de almacenamiento de ésta, no se introduce directamente en el receptor, como ocurre en el estado de la técnica, si no que alimenta a un depósito de mezcla que recoge tanto la sal fría como una parte de la sal caliente recirculada mezclándolas en su interior, para posteriormente introducir dicha mezcla, de sales fundidas frías y calientes, por la parte superior de los tubos verticales que constituyen el receptor. Por la parte inferior se recoge la sal caliente.

La configuración de los paneles que constituyen el receptor es en paralelo. La distribución del fluido de entrada (mezcla de sales fundidas frías y calientes) en los paneles se realiza mediante válvulas de control por su parte superior. La distribución de caudal de fluido es función de la potencia de radiación solar incidente en los paneles (distribución de flujo incidente no uniforme con el tiempo). Por tanto, en los paneles que reciban mayor potencia irradiante incidente circulará un mayor caudal de refrigeración, consiguiendo de esta forma que los gradientes en las paredes de los tubos del receptor sean mínimos durante su operación.

Este dispositivo permite solventar algunos de los inconvenientes detectados que presenta la tecnología de receptores de sales fundidas y proporciona ventajas para su utilización, tales como la disminución del riesgo de daños en la estructura y el material del receptor; y aumento de la eficiencia del ciclo termodinámico con respecto a la obtenida actualmente con receptores de vapor saturado o sobrecalentado, gracias a que se consiguen alcanzar mayores temperaturas de trabajo.

FUENTE | OEPM

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