TECNOLOGÍA SOLAR DE MEDIA CONCENTRACIÓN

Estudios termo-hidráulicos de sistemas con captadores solares cilindroparabólicos para la generación directa de vapor (GeDiVa)


Participantes: CIEMAT-PSA
Financiación: Ministerio de Economía y Competitividad (Proyectos de Investigación Fundamental no Orientada)
Referencia: ENE2011-24777
Duración: Enero 2012 – Diciembre 2014
Motivación:
La tecnología solar de generación directa de vapor en captadores cilindroparabólicos constituye un paso adelante en la mejora de la eficiencia de conversión de energía solar a energía térmica en el rango de temperatura de 110ºC a 500ºC, además se prevé una importante reducción de los costes de construcción de campos solares que utilicen esta tecnología de concentración solar debido, principalmente, a la eliminación de parte del equipamiento que actualmente se requiere en las centrales termosolares que se han puesto en funcionamiento en los últimos años en España, donde el fluido de transferencia térmica que circula en los receptores de los captadores solares es un aceite sintético. Las aplicaciones de esta tecnología son la generación de electricidad, la producción de calor para procesos industriales, y climatización y refrigeración solar.
La existencia de diferentes estados del fluido en el campo solar complica el modelado y simulación de sistemas que utilicen esta tecnología, debido principalmente a la complicación que conlleva el modelado y simulación de las transiciones de fase y del flujo bifásico en tuberías, donde se pueden tener distintos patrones de flujo.  Existen multitud de correlaciones en la literatura tanto para el cálculo de caídas de presión en tuberías con flujo bifásico agua-vapor, como para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor por convección, y muchas de ellas no son adecuadas para tubos como los utilizados en captadores cilindroparabólicos sometidos a flujos de radiación en la pared del tubo de en torno a 40 kW/m2. Estas dificultades son las que han motivado el desarrollo de este proyecto de investigación.
Objetivos:
Realizar estudios termo-hidráulicos de diferentes configuraciones de campo solar utilizando distintos captadores de referencia, disponibles comercialmente, en los que el fluido de trabajo es agua-vapor.
Elaborar un conjunto de recomendaciones relativas a las eficiencias de conversión de energía solar a energía térmica que pueden conseguirse y las pérdidas de carga que se producen en el campo solar dependiendo de si la configuración y condiciones nominales seleccionadas son tales que, en la salida del campo se tiene agua caliente presurizada, vapor saturado (con diferentes títulos de vapor) o bien vapor sobrecalentado.
Desarrollar herramientas de simulación modulares y flexibles con una completa librería de componentes para este tipo de campos solares.

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