TORRE PARA PLANTA DE CONCENTRACION SOLAR CON REFRIGERACION DE TIRO NATURAL

Hoy en nuestra sección de Patentes verdes incluímos una nueva invención de la empresa ABENGOA SOLAR dentro del campo de la energía solarTorre para planta de concentración solar con refrigeración de tiro natural.

La invención se refiere a plantas de concentración solar de tecnología de torre con sistema de tiro natural y separación física del evaporador y el sobrecalentador así como control dinámico adaptativo del campo de helióstatos, para producción de electricidad, producción de calor de proceso, producción de combustibles solares o aplicación a procesos termoquímica.

Dentro de los sistemas de alta concentración solar podemos distinguir los discos Stirling, los colectores cilindro-parabólicos y la tecnología que actualmente nos ocupa, tecnología de receptor central.

Los sistemas de receptor central están constituidos por un campo de helióstatos, siendo estos espejos de gran superficie (40-125 m2 por unidad) denominados helióstatos con seguimiento solar, que reflejan la radiación solar directa sobre uno o varios receptores centrales situados en la parte superior de una torre de gran altura. Estos receptores se encuentran habitualmente albergados en cavidades “escavadas” en la propia torre.

ENERGIA SOLAR - TORRE TIRO NATURAL

La radiación solar concentrada calienta en el receptor un fluido, cuya energía térmica puede después utilizarse para la generación de electricidad.

En los sistemas de receptor central la tecnología agua-vapor es actualmente la más habitual, empleándose tanto vapor saturado como sobrecalentado como fluido calo portador. Con el fin de reducir el autoconsumo eléctrico en las plantas térmicas convencionales se utiliza lo que se denomina torres de tiro natural o de tiro hiperbólico.

El flujo de aire a través de la torre de tiro natural se debe en su mayor parte a la diferencia de densidad entre el aire fresco de la entrada y el aire tibio de la salida eliminando con ello la necesidad de ventiladores mecánicos. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para enfriar grandes caudales de agua.

Las torres de tiro natural han de ser altas y además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente.

Descripción de la invención

La invención que actualmente se plantea es la de una torre solar que se emplea como torre de refrigeración mediante tiro natural en una planta de concentración solar de energía solar termoeléctrica, en la que la que el elemento concentrador es un campo de helióstatos que concentran la radiación solar sobre varios receptores situados en la parte superior de dicha torre.

El vapor que de dichos receptores se extrae es conducido a una turbina para la producción de electricidad. Con el fin de facilitar además este efecto de tiro natural, la torre de la invención cuenta con un diseño de estructura hiperbólica y hueca de manera que se produzca por ella una corriente de aire de ascenso para enfriamiento del vapor por convección natural.

Empleando la torre solar como torre de refrigeración, se le da a esta doble función: la de albergar los receptores a la altura necesaria para la concentrar de radiación y la de utilizarla como torre de refrigeración. La torre de nuestro campo de helióstatos tiene la altura necesaria para poder concentrar la energía solar reflejada por el campo de helióstatos en un foco o punto de enfoque situado en lo alto de la misma, minimizando así las pérdidas por efecto coseno (ángulo que forma el rayo incidente con la normal al helióstato y que hace que éste no vea al sol en su totalidad).

Estamos hablando de alturas de torre superiores a 100m, siendo esta altura suficiente para facilitar el empleo de la torre para este efecto de tiro natural. Además esta circulación natural se ve además incentivada por el hecho de tener un foco caliente como son los receptores, en la parte alta de la torre.

El hecho de diseñar esta torre de manera hueca para su aprovechamiento como torre de tiro natural nos obliga a idear otra manera de albergar los receptores para que estos no se interpongan en el camino de la salida del aire, pues en las torres existentes en el estado de la técnica los receptores se ubican en cavidades interiores, lo que dificultaría en gran medida la salida del aire.

Para ello se idea la utilización de balcones o voladizos que incluyan las distintas cavidades o receptores, de manera que no se interpongan los equipos al efecto de tiro natural que se logra siendo la torre completamente hueca.

Estos receptores podrán ser receptores de vapor saturado y de vapor sobrecalentado o receptores de cualquier otro fluido caloportador, situados de manera independiente en los distintos balcones o voladizos e incluyendo un calderín a modo de conexión entre ellos para el caso de receptores de agua-vapor. También podría diseñarse la torre de manera que varios receptores se albergasen en la misma cavidad.

Con el fin de ir a una planta de potencias altas interesantes a nivel comercial, (aproximadamente 50 MWe), el campo de helióstatos necesario para este tipo de plantas de gran potencia tiende a configuraciones de campo con un gran número de helióstatos.

De esta manera, la torre que aquí se propone, tendría tres o cuatro puntos de enfoque en diferentes orientaciones dependiendo del número de cavidades elegidas.

FUENTE | OEPM

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