Estudio de una planta termosolar

En el present document s’estudia l’estat de l’art de les centrals solars termoelèctriques si s’observen els principis físics que participen en aquestes amb l’objectiu de seleccionar les més adients per a dissenyar una central econòmicament viable. Sobre aquesta base es dimensionen els elements tèrmics i elèctrics del sistema de potència de la central. La central s’ha dissenyat sota les condicions de contorn de l’equinocci de primavera al municipi de La Roda, Albacete. Es tracta d’una central de concentrador cilindro-parabòlics amb una potència nominal de 250MVA repartits en quatre mòduls iguals de 62,5 MVA de potència. Cada mòdul disposa de 7,5h d’emmagatzematge tèrmic, una caldera de gas auxiliar i un cicle de vapor de Rankine amb una turbina que acciona un generador síncron. El generador entrega corrent alterna trifàsica a 20 kV que circula per un transformador se mitja a alta tensió i tots els sistemes elèctrics necessaris per a la protecció i el control de cada mòdul. Els mòduls s’uneixen els uns als altres en una subestació que disposa de sistemes de protecció i control addicionals i que uneix la central a la xarxa elèctrica. Un cop dimensionat el sistema, s’ha observat el seu comportament sota condicions de radiació solar reals i s’ha estudiat la seva viabilitat econòmica. Les dades finals d’estudi de la central permeten definir-la com una central solar tèrmica amb una generació anual de 1062 GWh/any, un rendiment anual del 15,4% i un factor de capacitat del 60,63% que requereix un cost d’inversió inicial de 1600 M€ i té un LCOE de 282,57 €/MWh. Això fa que no sigui una opció econòmicament viable, però la tecnologia encara no més madura i es plantegen propostes de millora a les conclusions.En el presente documento se estudia el estado del arte de las centrales solares termoeléctricas y se observan los principios físicos que participan en ellas con el objetivo de seleccionar las más adecuadas para diseñar una central económicamente viable. Sobre esta base se dimensionan los elementos térmicos y eléctricos del sistema de potencia de la central. La central se ha diseñado con las condiciones de contorno del equinoccio de primavera en el municipio de La Roda, Albacete. Se trata de una central de concentradores cilindro-parabólicos con una potencia nominal de 250 MVA repartidos en cuatro módulos iguales de 62,5 MVA de potencia. Cada módulo dispone de 7,5 h de almacenamiento térmico, una caldera de gas auxiliar y un ciclo de vapor de Rankine con una turbina que acciona un generador síncrono. El generador entrega corriente alterna trifásica a 20kV que circula por un transformador de media a alta tensión y todos los sistemas eléctricos necesarios para la protección y el control de cada módulo. Los módulos se unen en una subestación que dispone de sistemas de protección y control adicionales y une la central a la red eléctrica. Una vez dimensionado el sistema, se ha observado su comportamiento bajo condiciones de radiación solar reales y se ha estudiado su viabilidad económica. Los datos finales de estudio de la central permiten definirla como una central solar térmica con una generación anual de 1062 GWh/año, un rendimiento anual del 15,4 % y un factor de capacidad del 60,63 % que requiere un coste de inversión inicial de 1600 M€, y tiene un LCOE de 282,57 €/MWh. Esto hace que no sea una opción económicamente viable, pero la tecnología aún no es madura y se plantean propuestas de mejora en las conclusiones.In the present document the state of the art in solar thermal power plants is studied and the physical principles related are observed with the objective of selecting the most suitable elements to design an economically viable power plant. On this basis the thermal and electrical system participant of the plant’s power system will be designed. The plant has been designed in the contour conditions of the spring equinox in the town of La Roda, Albacete. It consists of a parabolic trough collector concentrating solar power plant with a rated power of 250 MVA distributed among four equal 62,5 MVA modules. Each module has 7,5 h of thermal storage, an auxiliary gas boiler, a Rankine steam cycle with a turbine that feeds rotative power to a synchronous generator. The generator delivers three-phase alternative current at 20kV which passes through a medium-to-high voltage power transformer and all the control and protection systems necessary for each module. The modules connect to each other in a substation with additional protection and control systems, which connects the plant to the power grid. After dimensioning the system, its’ behavior has been observed under the conditions of real solar radiation and its economic viability has been studied. The final data studied in the plant define it as a thermal solar power plant with a yearly generation of 1062 GWh/year, a global yearly efficiency of 15,4% and a capacity factor of 60,63%, which requires an initial investment of 1600 M€ and has an LCOE of 282,57 €/MWh. This means it is not an economically viable option, but the technology is not mature yet and some improvements, which would increase efficiency and reduce the LCOE, are proposed in the conclusions