TECNOLOGÍA SOLAR DE MEDIA CONCENTRACIÓN

Gases a presión como fluidos de trabajo para captadores cilindroparabólicos


Participantes: CIEMAT, Universidad Politécnica de Madrid, Abengoa Solar NT, ACCIONA, ASSYCE
Financiación: CIEMAT
Duración: Diciembre 2005 – Diciembre 2012
Motivación:
La tecnología de captadores cilindroparabólicos es la que en la actualidad está comercialmente más desarrollada para plantas solares termo-eléctricas, con más de 4,5 millones de metros cuadrados de captadores en operación rutinaria a finales del año 2010, y con una potencia eléctrica nominal superior a los 900 MWe en esa misma fecha. A pesar de su madurez comercial, esta tecnología debe buscar vías para reducir costes y aumentar rendimientos, de modo que resulte más competitiva con las centrales eléctricas convencionales. Una de las posibles opciones para reducir costes y aumentar rendimientos es intentar encontrar nuevos fluidos de trabajo para los captadores solares utilizados en estas plantas. Hasta el momento todas las plantas comerciales usan aceite térmico como fluido de trabajo, pero dicho aceite posee claros inconvenientes. Algunos de los inconvenientes que lleva asociado el aceite térmico son: riesgo de contaminación medioambiental en caso de fugas, riesgo de incendios y limitación de la temperatura máxima que se puede alcanzar en el campo solar. Puesto que para evitar estos problemas es necesario reemplazar al aceite térmico actual, se están proponiendo en la actualidad tres posibles sustitutos: agua/vapor, sales fundidas o gases a presión. Para poder averiguar cual de estos posibles candidatos resulta ser la mejor opción es necesario estudiarlos todos bajo condiciones reales de operación.
Objetivos:
El estudio experimental del uso de gases a presión como fluidos de trabajo para captadores cilindroparabólicos, evaluando su comportamiento bajo diversas condiciones reales de operación y analizando sus ventajas e inconvenientes frente al aceite térmico utilizado actualmente y frente a otros posibles fluidos de trabajo innovadores. La consecución de este objetivo final se plantea a partir de dos objetivo parciales:

  1. el diseño y construcción en la PSA de un lazo de ensayos que permita llevar a cabo el estudio experimental de nuevos fluidos de trabajo con captadores cilindroparabólicos
  2. el estudio experimental bajo condiciones solares reales usando diversos gases a presión como fluido de trabajo en el lazo de ensayos construido en la PSA.

Las actividades del CIEMAT dentro de este proyecto fueron propuestas por el Prof. Carlo Rubbia, premio Nobel de Física en el año 1984.

Esquema de la nueva configuración del lazo de ensayos instalado en la PSA para el estudio experimental de gases a presión como fluidos de trabajo en captadores cilindroparabólicos

Publicaciones relevantes:

  • Muñoz-Anton J, Biencinto M, Zarza E, Díez LE. Theoretical basis and experimental facility for parabolic trough collectors at high temperature using gas as heat transfer fluid. Applied Energy 2014; 135:373-381. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.08.099
  • Biencinto M, Gonzalez L, Zarza E, Díez LE, Muñoz-Anton J. Performance model and annual yield comparison of parabolic-trough solar thermal power plants with either nitrogen or synthetic oil as heat transfer fluid. Energy Conversion and Management 2014; 87:238-249. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2014.07.017
  • Muñoz J, Zarza E, Díez LE, Martínez-Val JM, López C, Gavela R, Abanades A, Montes MJ. The New Technology of Gas-Cooled Trough Collectors. Proceedings of the International Symposium SolarPACES 2011, Granada, Spain, September 21-24, 2011.