Tecnologías Termosolares a Concentración>Síntesis del Estado del Arte<

Jorge M. Huacuz Villamarjhuacuz@iie.org.mx

Gerencia de Energías No Convencionales Instituto de Investigaciones Eléctricas, México

XV Aniversario de la Fundación del CIMAVChihuahua, Chih., Octubre de 2010

Taxonomía

Tecnología Termosolar

Baja Temperatura Temperatura Media Alta Temperatura

Estanque Solar

Captadores Planos

Captadores Tubo

Evacuado

Captadores Parabólicos

Compuestos Cilíndricos

ReceptorCentral

Plato Parabólico

Facetados Continuos

Cubiertos DesnudosLentesFresnel

Nada Nuevo Bajo El Sol

Arquímedes 213-221 AC Leonardo Da Vinci 1515 Paris Buffon 1747

Lavoisier 1774 Agustin Mouchot 1868 John Ericsson 1868

Aubrei Eneas 1901 Padre Himalaya 1900 Frank Shuman1909

Era Moderna (1970-2000)

Horno solar de Odeillo, Francia

Central Receiver Test Facility, USA

Planta Solar THEMIS, Francia

Era Moderna (1970-2000)

PSI (SUI)

Solar One (US)

WIS (IL)

CNRS (F)SEGS (US)

PSA (E)

ANU (AUS)WIS (IL)

Época Actual

Época Actual

Solar Energy Generating Systems (SEGS I-IX), Kramer Junction, Dagget

y Harper Lake, CA., 9 plantastotalizando 354 MWe

Arizona 1 MW

Nevada Solar One 64 MW

Ejemplos, ´Época Actual

Ejemplos, Época ActualAndasol 1

• 50 MW• Almacenamiento(7.5 h)• Sales fundidas

Ejemplos, Epoca Actual

PS10:

10 MW

624 heliostatos

Torre de 120 m de altura

Receptor cavidad

Ejemplos, Época Actual

PS20:

20 MW

1255 heliostatos(120 m2)

Torre de 165 m de altura

Receptor cavidad

Factores que Impulsan el Progreso

• Métodos avanzados de ingeniería• Mejores materiales• Tecnologías de soporte:

– Modernos métodos de control– Microprocesadores

• Costos crecientes de energéticos convencionales

• Preocupación por el medio ambiente

Principales Componentes

Receptor Central500-1000°C

Canales Parabólicos150-400°C

Platos Parabólicos500-1500°C

Fuente: Solarpaces annual report

Tecnología de Receptor Central

• Colector (Helióstatos)

• Receptor (Cavidad o externo)

• Almacenamiento

• Unidad de GeneraciónEléctrica

• Unidad de Control Automático

Tecnología de Canal Parabólica

• Colector - Receptor

• Almacenamiento

• Unidad de Generación Eléctrica

• Unidad de Control Automático

Tecnología de Plato Parabólico

• Colector (concentrador)

• Receptor (motor Stirling)

• Estructura y mecanismos de direccionamiento

• Unidad de Generación Eléctrica

• Unidad de Control Automático

Esquemas de Generación Eléctrica

Campo Solar Integrado a Ciclos Rankine

Campo SolarIntegrado a Ciclos Combinados(Integrated Solar Combined Cycle,ISCC)

Fuente: Michael Geyer, SolarPACES Implementing Agreement

Tendencias InternacionalesTendencias tecnológicas: Proyectos pilotos de CC con CP Desarrollo de nuevos ciclospara RC Identificación de nichos de aplicación

Costos estimados: Instalación: 3500-? US$/kWGeneración: actual 11-15 US¢/kWh, proyectado al 2020 4-5 US¢/kWh

Capacidad instalada: al 2010: 808 MW

Oportunidades de aplicación en México Repotenciación de centrales existentes

CCC Hermosillo, CCC Gómez Palacio, CT Puerto Libertad, CD San Carlos …

Integración de campo solar a Centrales de Ciclo Combinado (concepto ISCCS)

CCC Agua Prieta, …..

Respaldo con vapor solar en Centrales Geotermoeléctricas

CG Cerro Prieto, CG Tres Vírgenes….

Evaluación del potencial de aplicación de las tecnologías termosolares en zonas con disponibilidad de recurso solar y en congruencia con los planes de expansión de CFE

Producción de calor de proceso industrial

Desarrollos en IIE

Cuernavaca, Mor, IIE

Torreón, Coah.

Desarrollos en IIE

Cuernavaca, Mor, NISSAN

Desarrollos en IIE

Acero estructural A-36 (ASTM)Material estructural

12 (fibra de vidrio)Número de facetas

Aluminio anodizado (1a versión), Reflectividad 86%, Vidrio plateado delgado(1.0 mm), Reflectividad 92% (2nd version)

Superficie reflejante

4.5 mLongitud focal

0.6 mDiámetro vértice central

45°Angulo de borde

7.5 mDiámetro de apertura

Valor-característicaParametro

Desarrollos en IIE

Desarrollos en IIE

Retos Científicos y Tecnológicos

Nuevos tipos de receptores

Mini-centrales de generación

Materiales para diafragmas

Retos científicos y tecnológicos

Materiales cerámicos para receptor central

Receptores para canales parabólicas

Retos científicos y tecnológicos

Nuevos tipos de helióstatos

Nuevas técnicas de mantenimiento

Diseños mejorados de máquinas Stirling

Espejos de materiales avanzados

Instituto de InvestigacionesEléctricas

Gracias.....Gracias.....