SISTEMAS DE TORRE CON RECEPTOR CENTRAL

La instalación SSPS-CRS de 2,5 MWt

La planta SSPS-CRS fue inaugurada como parte del proyecto SSPS (Small Solar Power Systems) de la Agencia Internacional de la Energía en Septiembre de 1981. Originalmente fue concebida como planta de demostración para la producción continuada de electricidad y utilizaba un receptor refrigerado por sodio líquido que era además utilizado como medio de almacenamiento térmico.

Actualmente, al igual que la planta CESA-I, es una instalación de ensayos dedicada fundamentalmente al ensayo de pequeños receptores solares en el rango de 200-350 kW de potencia térmica. El campo de helióstatos está formado por 91 unidades fabricadas por la compañía Martin-Marietta, de 39,3 m2 de superficie cada una. Existe un segundo campo con 20 helióstatos de 52 m2 y 65 m2 en la zona norte que puede también ser utilizado como apoyo, en este caso son helióstatos de segunda generación fabricados por MBB y Asinel.

El campo de helióstatos CRS ha sido recientemente mejorado con la conversión de todos sus helióstatos en unidades autónomas, comunicadas por radio con el control central y alimentadas por energía fotovoltaica, siguiendo el concepto desarrollado y patentado por investigadores de la PSA. En la actualidad la instalación CRS dispone del primer campo de helióstatos autónomos, que no precisa del uso de zanjas ni cableados, gracias al apoyo económico obtenido por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, a través de su Programa PROFIT.

Un heliostato autónomo del campo CRS

La reflectividad nominal promedio del campo es del 90%, el error de seguimiento solar es de 1,2 mrad por eje y la calidad óptica en rayo reflejado es de 3 mrad. En condiciones típicas de irradiancia de 950 W/m2, la potencia térmica total del campo asciende a 2,7 MW y se obtiene un flujo pico de 2,5 MW/m2. El 99% de la potencia se recoge en un círculo con diámetro de 2,5 m y el 90% de la misma en un círculo de 1,8 m.

La torre, de 43 m de altura, es metálica y dispone de tres plataformas de ensayo. La primera plataforma ocupa el nivel 26, la segunda el 32 y finalmente la tercera plataforma de ensayo se encuentra en lo alto de la torre, a 43 m de altura, todas ellas albergan recinto cerrado para la evaluación de pequeños receptores volumétricos a presión atmosférica.

La infraestructura de la torre se completa con una grúa con capacidad para 4000 kg y un elevador de cremallera con capacidad para 1.000 kg. Todos los niveles tienen acceso a aire a presión (29 m3/h, 8 bar), N2 suministrado por 23 botellas (50 m3/225 bar), generador de vapor de 20, 40 y 60 kg/h, una torre de refrigeración con una capacidad de 700 kW y agua desmineralizada (ASTM type 2) procedente de una tanque de 8 m3. La torre dispone de un sistema de comunicación vía fibra óptica para la transmisión de datos entre cada uno de los niveles y el control central.

Vista frontal del banco de ensayos de receptores volumétricos en la torre CRS, en el rango de 200-350 kW.

Para la caracterización del mapa de flujo de la radiación solar concentrada en ambas torres, se utilizan dos sistemas de medida de flujo: directo e indirecto. El sistema de medida directo está localizado en la torre a 43 m de altura, y consiste en una serie de calorímetros 6.32 mm de diámetro con tiempos de respuesta de microsegundos. Estos calorímetros están dispuestos en una barra móvil y montada frente a la apertura del receptor.

El sistema de media indirecto está montado en los niveles inferiores, en las cotas 26 y 32 y consta de un una cámara CCD que utiliza un sensores de flujo para la calibración convirtiendo la escala de gris de las imágenes tomadas por la cámara en valores de flujo.  Para ello, el haz de radiación solar concentrada incidente es interceptado por un blanco de características difusoras (lambertiano), situado en un plano paralelo e inmediatamente anterior al que contiene a la apertura del receptor, instante en el que un dispositivo CCD de alta resolución adquiere la correspondiente imagen. Luego de un tratamiento exhaustivo de la misma, se puede integrar la potencia total, así como realizar el cálculo del resto de las magnitudes de interés, tales como el pico de flujo o parámetros estadísticos de la distribución de energía sobre el receptor.