Análisis energético, exergético y económico de una central híbrida solar-biomasa

Nuestro país presenta un alto índice de irradiación solar, suficiente como para hacer que las tecnologías de obtención de energía eléctrica a partir de energía solar resulten una opción competitiva dentro del mix energético. Dentro de las tecnologías de producción de energía eléctrica a partir de la energía del Sol, se encuentra la tecnologías fotovoltaica y termosolar. La energía fotovoltaica llama mucho la atención, en parte, por su capacidad de servir como fuente de autoabastecimiento para los pequeños consumidores. La energía termosolar resulta una opción interesante debido a la posibilidad de almacenar la energía en forma de energía térmica. La diferencia fundamental entre ambas tecnologías es la forma en la que la energía eléctrica es producida: la tecnología fotovoltaica transforma la energía de los fotones incidentes en el panel en energía eléctrica directamente, mientras que la energía termosolar aprovecha la energía térmica del sol para producir electricidad mediante un ciclo de potencia de Rankine. Es por esto que la energía se puede almacenar de diferentes formas en una central termosolar, puesto que es la energía térmica la que se almacena en forma de calor sensible. Otra de las apuestas actuales papa reducir la generación de gases de efecto invernadero a la hora de producir energía eléctrica es el uso de la biomasa. La biomasa ha sido siempre un combustible usado por el ser humano, desde el comienzo de los tiempos hasta la actualidad, encontrándose aún como fuente de energía primaria para calefacción y cocción en algunas regiones menos desarrolladas. Actualmente se está promocionando su uso debido a las diferentes ventajas que tiene este tipo de combustible frente a los convencionales. A pesar de que su quema produce CO2, durante mucho tiempo se consideró como combustible neutro en emisiones de CO2 puesto que se consideraba que el CO2 emitido durante su quema era el equivalente al absorbido durante su crecimiento. Cada vez son más los estudios que tratan de hacer una mejor aproximación de la cantidad de GEI producido debido al consumo de las diferentes clases de biomasa (en cuyo caso seguiría siendo menor al producido por los combustibles fósiles); a pesar de ello, sigue siendo una gran apuesta en las regiones en las que existe garantía de suministro de biomasa. Las centrales termosolares precisan de un alto índice de irradiación para poder operar. Esto hace que se presenten factores de planta mucho menores que los que presentan las centrales convencionales. La hibridación permite aumentar el factor de planta de las centrales, pudiendo llegar a producir en las horas en las que la radiación es menor. La hibridación hace posible también implementar mejoras a los ciclos de Rankine convencionales como por ejemplo el sobrecalentamiento del vapor para aumentar el rendimiento térmico. Hoy en día existen centrales termosolares con diferentes grados de hibridación, según la naturaleza de la tecnología con la que se hibrida. La hibridación con biomasa ha demostrado ser una opción factible para centrales de potencia instalada de entre 5 y 50 MW [2]. Existe únicamente una central comercial con estas características: la central termosolar de Borges Blanques. Esta central de 22.5 MWe de potencia nominal, situada en la provincia Lleida, combina un campo de heliostatos con dos calderas biomasa. Debido a la existencia de estas dos calderas, la central puede operar las 24 horas del día, abasteciendo de energía eléctrica a unos 27.000 hogares de la región. El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es analizar las posibles ventajas derivadas de la hibridación de una central termosolar con una caldera termosolar. Para ello se emplea la metodología 4E (Energy, Exergy, Environment and Economic), muy utilizada a la hora de evaluar centrales de producción de energía eléctrica. Esta metodología propone evaluar el desempeño de la central desde un punto de vista energético, exergético, ambiental y económico. Se compara el desempeño de una central hibrida con el de una central termosolar convencional