Aunque nuestros serviocios no sólo se extienden a la energía solar termica respectivamente termoeléctrica, el diseño de este tipo de plantas es nuestra compertencia principal. También hemos desarrollado varios conceptos propios para plantas pequeñas de co- y trigenereción, los cuales llamamos MSTPP (mini plantas solares termoeléctricas). Por esta razón nuestra página web recoge algunas ideas básicas sobre las distintas opciones que ofrecen las MSTPP.

Mini plantas solares termoeléctricas

Introducción

El concepto de mini plantas solares termoeléctricas (MSTPP) se desarrollo en SHP en el año 2003. Básicamente se trata de una máquina compacta de expansión accionada por el vapor producido en un campo de colectores solares. El sistema se puede combinar con un almacenamiento térmico o una caldera de apoyo y se puede acoplar a procesos de vapor,  máquinas de absorción, plantas desaladoras térmicas etc. La máquina de expansión puede ser una turbina de vapor, un turbogenerador ORC, motor de vapor o cualquier otra máquina de expansión.

Además de la electricidad que se genera, una MSTPP puede suministrar energía térmica en forma de vapor para procesos varios (por ejemplo para accionar máquinas de absorción o procesos de desalación). Esta energía térmica se puede obtener con extracción de la turbina o directamente como vapor excesivo del campo de colectores o utilizando el vapor a la salida de la turbina.

El sistema se puede combinar con otras fuentes térmicas o almacenamiento térmico para asegurar la carga básica del sistema. 

Configuración

Un motor de vapor o una turbina de vapor se pueden accionar directamente con el vapor saturado o sobrecalentado producido en los colectores solares. En el caso de un turbogenerador ORC existen dos circuitos separados que interactúan a través de un intercambiador de calor. El fluido en el circuito solar puede ser vapor, agua bajo presión o aceite térmico.

Esta configuración básica de una MSTPP se puede complementar por el acoplamiento de varios sistemas:

• Almacenamiento térmico
• Caldera de apoyo
• Consumidores de calor (vapor para procesos industriales, frío solar, desalación térmica, calefacción etc.)

La presencia de un depósito térmico o una caldera alarga el tiempo de operación del sistema comparado a una solución solar pura, lo que conlleva un incremento de la disponibilidad y del rango de aplicaciones.

El calor producido de la planta se puede usar para varias aplicaciones:

• A temperaturas elevadas (de hasta 450 °C), directamente desde el campo solar
• A temperaturas medias (100 °C – 450 °C), usando vapor de extracciones o de la salida de la turbina
• A temperaturas bajas (desde debajo de 60 °C a 80 °C), usando el calor recuperado en el condensador de una turbina de condensación.

Aplicaciones

Las mini plantas solares termoeléctricas (MSTPPs) se pueden diseñar como plantas de cogeneración aisladas o conectadas a red.

Los principales factores limitantes para un uso razonable de una MSTPP son la irradiación solar directa, el terreno disponible y la capacidad de absorción de la energía térmica suministrada de la cogeneración.

Inicialmente, se pensaba que este tipo de plantas sería económicamente viable a partir de 100 kWel. No obstante, debido a la reciente reducción inmensa en costes de plantas fotovoltaicas, las MSTPP enfocan sistemas más grandes donde el suministro del vapor/calor es el interés principal de la instalación y la electricidad sólo es un valor adicional.

Debido a la competición mencionada de sistemas fotovoltaicos, MSTPP la única producción de electricidad solamente es razonable para sistemas de mínimo 2 MWel. No obstante, cuando el suministro de energía térmica está enfocado se puede emplear cualquier máquina de expansión y tratar la electricidad generada como un producto secundario.

En conclusión las MSTPP llenan el hueco entre sistemas pequeños fotovoltaicos y centrales eléctricas grandes con la ventaja de aportar un segundo producto de importancia: calor.

Producto/Sistema

El campo de colectores claramente es el componente más grande de una MSTPP. Comparados a esto, los otros componentes sólo requieren un porcentaje pequeño del terreno. Estos componentes son:

• Turbogenerador, incluyendo accesorios y control de la planta
• Sistema de refrigeración de la turbina, centro de transformación y componentes secundarios para la conexión de la red eléctrica
• Sistema de almacenamiento de energíía térmica, caldera de apoyo y sistema de recuperación de calor residual (según diseño aplicado)

El proceso que emplean estos sistemas es tan sencillo como sutil. Primero, los espejos de los captadores solares concentran la luz directa a un absorbedor, el cual se encuentra atravesado por un fluido caloportador. (El tipo de fluido y su temperatura máxima depende de la tecnología empleada: Fresnel o cilindro parabólico.) Preferiblemente, el sistema usa agua como fluido, el cual se evapora directamente en los absorbedores. El vapor generado entonces se usa, por ejemplo, para generar electricidad.

l vapor del campo de colectores que excede la capacidad nominal de la turbina, se puede usar directamente para aplicaciones de alta temperatura (por ejemplo procesos industriales en la industria alimentaria o química) o usar para transferir su energía a un sistema de almacenamiento que permite la operación de la MSTPP cuando la irradiación sea insuficiente para accionar la MSTPP. También se puede dar la misma ventaja con una caldera de apoyo (por ejemplo de biogás o de biomasa).

Ventajas

La ventaja principal de una MSTPP es que el sistema no sólo produce electricidad. También proporciona vapor (o agua caliente) y a través de ello agua fría o desalada. La MSTPP produce estos beneficios adicionales in situ, donde surge la demanda.

A continuación presentamos otras posibles aplicaciones para MSTPP:

• Suministro de vapor para procesos industriales
• Aire acondicionado o refrigeración a través de una máquina de absorción (para centros comerciales, hoteles, hospitales, industria alimentaria etc.)
• Desalación de agua con sistemas evaporativos (por ejemplo para urbanizaciones nuevas en zonas áridas sin suficiente capacidad de suministro de agua potable etc.)
• Agua caliente (para lavanderías, cocinas, agua caliente sanitaria, calefacción etc.)

Cada MSTPP hay que optimizarla para la aplicación individual, de acuerdo con los recursos solares, el nivel de temperatura y la demanda del consumidor.

Mercado/Soporte/Aspectos Financieros

MSTPPs pueden ser económicamente competitivas con plantas solares fotovoltaicas, siempre y cuando el rendimiento económico de la planta este determinado principalmente del uso de la energía térmica que proporciona el sistema.

Aplicaciones preferidas de MSTPPs son:

• Países que ofrecen una tarifa subvencionada para este tipo de plantas
• Sitios remotos de la red, donde la planta compite con grupos electrógenos a partir de diesel y donde existe una demanda de calor

Nuestro Servicio

No sólo tenemos muchos años de experiencia técnica. SHP Europe también tiene recursos excelentes con partners nacionales e internacionales a su disposición. Ofrecemos los siguientes servicios:

• Verificación del solar y servicios de desarrollo del proyecto
• Estudios de viabilidad y análisis del potencial de generación, concepto técnico y cálculos económicos de la MSTPP
• Diseño y gestión de proyecto para MSTPPs
• Campañas de mediciones de irradiación