Diseño y análisis de un campo solar para un sistema de generación basado en turbina de gas

CIES2020 - XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia SolarRESUMEN: En este trabajo, se ha realizado el análisis de un ciclo Brayton cerrado, sin combustión, con un sistema de regulación del flujo másico de aire. El bloque de potencia tiene una potencia máxima de 20 MW, una eficiencia nominal de 42% y es alimentado por un campo solar de helióstatos y un sistema de almacenamiento de energía térmica basado en partículas. La información de la Irradiación Directa Normal para Hermosillo, México y de la temperatura ambiente, así como de la curva de la demanda de la red eléctrica se ha empleado para las simulaciones realizadas. Se ha llevado a cabo un análisis de sensibilidad de cuatro Múltiplos Solares (SM) y doce horas de almacenamiento y, con el uso del Levelized Cost of Electricity (LCoE), se ha elegido la configuración más rentable. Se ha usado un análisis estadístico para el dimensionamiento del almacén de energía, basado en el análisis de frecuencia de las categorías de demanda de potencia. Los resultados muestran que la mejor configuración tiene un LCoE de 14.84 c$/kWh, que corresponde a un SM de 1.5 y 8 horas de almacenamiento, el cual permite satisfacer el 52.91% de la demanda de energía eléctrica y producir 56.60 GWh.ABSTRACT: In this work the analysis of an unfired closed Brayton cycle, with an innovative air mass flow regulation system has been carried out. The power block has a peak power of 20 MW and a nameplate efficiency of 42% and it is fed by a solar central receiver system and particles based thermal energy storage. The Hermosillo (Mexico) data of the Direct Normal Irradiance and of the ambient temperature, as well as of the electric grid demand curve have been used for the simulations. A sensitivity analysis on four solar multiple (SM) and twelve hours of storage have been carried out, and by the use of the Levelized Cost of Electricity (LCoE) the most cost effective configuration has been chosen. A statistical analysis for the energy storage sizing has been used, based on the frequency analysis of the power demand classes. The results show that the best configuration has a LCoE of 14.84 c$/kWh for the configuration of SM 1.5 and 8 hours of storage, allowing to satisfy the 52.91% of the electric energy demand and producing 56.60 GWh.