TECNOLOGÍA SOLAR DE ALTA CONCENTRACIÓN

Proyecto SolHyCo (SOLar HYbrid power and COgeneration plants)

Participantes: DLR (D, coordinador), Turbec (I), Ciemat (E), CEA (F), Ormat (IL), Abengoa (E), FTF (D), Sonatrach (ALG), GEA (POL), Vitalux (BRA), e IIE (MEX)

Contacto:      P. Heller (peter.heller@dlr.de); T. Denk (thorsten.denk@psa.es)

Presupuesto:CE VI-PM (nº Contrato 019830)

Duración:      1 enero 2006 - 30 junio 2014

Antecedentes: Este proyecto es el sucesor de los exitosos proyectos Refos, Solgate y HST que han desarrollado soluciones de receptor de aire presurizado para integrar el calor solar en ciclos de gas o ciclos combinados y demostrado con un sistema de 250 kWe su capacidad de producción de electricidad en esquema híbrido (con apoyo de fuel convencional). Esto tipo de sistemas solar-híbridos combinan energía solar con carburante fósil, pero sólo son 100% sostenibles si se utilizan biocarburantes.

Objetivo: El objetivo principal de SolHyCo es el desarrollo de una microturbina solar-híbrida de muy alta eficiencia para la generación de electricidad tanto como de calor que funciona con radiación solar concentrada y con bio-carburante haciéndola un sistema completamente renovable. Otros fines del proyecto son estudios sobre la introducción de esta tecnología en los mercados de países soleados, en particular Argelia, Brasil, y México
En la Plataforma Solar, se van a hacer las pruebas solares en dos etapas en la torre CESA-1. La primera será en el año 2008 en el nivel de 60 m con la turbina de la empresa israelí Ormat de una potencia eléctrica de 250 kW (Figura 3.15), que ya se operó con mucho éxito en el proyecto Solgate. Esta turbina será alimentada por tres receptores de aire de presión (uno de tubos y dos volumétricos) con una potencia térmica total de 1 MW. La diferencia con Solgate es la sustitución del queroseno por un carburante diesel de 100% origen biológico (“Biodiesel”).

Turbina “Ormat” en el nivel de 60 m en la torre CESA-1

La segunda etapa será en el mismo lugar en el año 2009 con una turbina de la empresa italiana/sueca Turbec de una potencia eléctrica de 100 kW. Para esta turbina se está desarrollando un nuevo tipo de receptor de aire de presión, basado en el concepto de tubos, pero con tubos de alta tecnología denominados “multi-layer-tubes” (tubos multi-capas). Se trata de tubos de tres capas, la exterior de acero de muy alta temperatura, la mediana de cobre con el fin de una mejor distribución del calor en la circunferencia del tubo, y la interior otra vez de acero, pero muy fina, para estabilizar mecánicamente la capa de cobre.

Logros en 2007: En el año 2007 se hicieron los trabajos de preparación de la turbina y los receptores para los ensayos solares. Causado por el largo tiempo sin operación, se encontraron numerosos defectos en el sistema que retrasaron mucho la puesta en marcha. Después de la revisión y modificación para uso con biodiesel del Metering Valve por el fabricante, se logró la primera puesta en marcha de la turbina. Con la turbina funcionando se hicieron varias medidas de vibración para diagnosticar posibles desequilibrios. Los resultados estaban dentro de las tolerancias.

Luego se podía revisar el sistema de los receptores. Ambas ventanas de cuarzo se desmontaron para una profunda limpieza del cristal, se repararon unos pocos espejos y el sistema de refrigeración de agua de los concentradores secundarios,  que  estaba bastante dañado, se mejoró con un sistema automático de relleno del circuito de agua, que sustituye las cantidades perdidas.

Como última tarea, se instaló un tanque adicional para el arranque que va con queroseno. En principio no hay problemas fundamentales para un arranque con biodiesel, pero eso requeriría a un lado una revisión a fondo del sistema de control de la turbina y al otro lado una modificación de varios componentes del sistema de alimentación de carburante para resistir un tiempo muy prolongado (hasta un año) al ambiente más agresivo del biodiesel. El nuevo sistema (Figura 3.16) incluye una segunda línea, que va desde un nuevo pequeño tanque (40 litros, aproximadamente 10 metros encima de la turbina) a la sala de receptores, donde a través de una válvula de tres vías de control remoto se puede elegir entre los dos carburantes. La estrategia es arrancar con queroseno, esperar el acople con la red eléctrica, y luego cambiar lo antes posible al biodiesel y empezar el ensayo solar. Al apagar la turbina, el procedimiento va al revés, pero con la necesidad adicional de dejar el sistema aproximadamente 15 minutos con queroseno para asegurar que el volumen entre la válvula de tres vías y la cámara de combustión se haya llenada del todo con el queroseno. Ese procedimiento consume aproximadamente 25 litros de queroseno. Aparte, se instalaron dos válvulas también con control remoto para darle al operador la posibilidad de cortar el flujo de carburantes en un caso de emergencia. Antes había sólo dos válvulas manuales para este caso.

Receptor

Los ensayos solares empezaron por fin en marzo de 2008, y está prevista su terminación a finales de septiembre. Los objetivos principales son la calibración de la medida del caudal de masa del aire con dos nuevos sistemas de medida y la acumulación de aprox. 100 horas de ensayo solar para conseguir más información sobre la durabilidad de largo tiempo de los componentes del sistema.