Análisis de la influencia y las limitaciones en el diseño del campo de heliostatos de las centrales de torre y en la eficiencia de la planta al usar concentradores secundarios

Abstract

El presente Trabajo Fin de Grado ha sido desarrollado en CENER (Centro Nacional de Energías Renovables) y se encuentra enmarcado en el programa de prácticas curriculares del grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales de la Universidad Pública de Navarra. Dentro del progreso generalizado que han experimentado las energías renovables a nivel mundial, ha sido la energía solar térmica una de las que mayor crecimiento ha tenido, siendo las centrales solares de torre una de las tecnologías que más posibilidades ofrece. Su funcionamiento se basa en el calentamiento de un fluido del que se aprovecha su energía térmica para producir electricidad. Para conseguir una elevada eficiencia en las centrales solares de torre se necesitan altas temperaturas en el receptor al que es dirigida la radiación solar, sin provocar por ello que las pérdidas térmicas adquieran una elevada magnitud. Por lo tanto se requerirá concentrar la radiación solar lo máximo posible. El uso de concentradores secundarios, gracias a los mayores niveles de concentración introducidos, a las modificaciones producidas sobre el perfil del flujo solar y a su capacidad para transferir en mayor medida energía al fluido caloportador, ha sido muchas veces considerado para conseguir la reducción de las pérdidas térmicas así como el incremento de la eficiencia del ciclo termodinámico. Sin embargo, la utilización de estos sistemas también conlleva una serie de limitaciones que han sido pocas veces analizadas. Entre ellas encontramos las pérdidas debidas a las reflexiones adicionales que se producen en los concentradores y las debidas a factores de tipo geométrico que hacen que la radiación pueda ser rechazada a su llegada al concentrador provocando por ello la disminución de la eficiencia de la planta. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar la influencia y las limitaciones que la utilización de estos sistemas ejerce sobre la eficiencia de la planta y sobre la distribución del campo de heliostatos de las centrales de torre, de manera que estas limitaciones e influencia sean tenidas en cuenta a la hora de diseñar una planta solar comercial con concentradores secundarios y sean consideradas para evaluar la forma de obtener el mayor rendimiento posible del uso de los mismos. El trabajo ha sido estructurado de modo que primero ha sido descrito el estado del arte de la energía solar térmica y centrales solares de torre. Posteriormente se han explicado que son los concentradores secundarios. Más tarde se recoge el desarrollo del trabajo donde se pueden ver los resultados obtenidos y se hace una valoración del uso de los concentradores secundarios, también denominados reconcentradores.