Desarrollo y modelado de ciclos de CO2 supercrítico para plantas CSP
Fecha
2018Versión
Acceso abierto / Sarbide irekia
Tipo
Trabajo Fin de Máster/Master Amaierako Lana
Impacto
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nodoi-noplumx
|
Resumen
Durante los últimos años, se ha descubierto el CO₂ supercrítico como un fluido capaz
de aumentar el rendimiento de los ciclos de potencia utilizados en multitud de centrales de
generación de energía eléctrica, por lo que se está investigando todo lo necesario para llegar a
hacerlo realidad, tanto en plantas
de generación convencional, como en plantas de energía ...
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Durante los últimos años, se ha descubierto el CO₂ supercrítico como un fluido capaz
de aumentar el rendimiento de los ciclos de potencia utilizados en multitud de centrales de
generación de energía eléctrica, por lo que se está investigando todo lo necesario para llegar a
hacerlo realidad, tanto en plantas
de generación convencional, como en plantas de energía
renovable, y más concretamente, en plantas CSP (Concentrated Solar Power Plants). Así, en
este entorno de investigación, este trabajo fin de Máster se centra en la profundización en el
concepto de fluido supercrítico, en el estudio de los diversos ciclos termodinámicos de CO₂
supercrítico propuestos hasta el momento, y en el modelado, la evaluación y la comparación
de los mismos, con el objetivo de encontrar las configuraciones que mejor se adapten a las
plantas CSP, y que permitan dar lugar a un funcionamiento óptimo de las mismas, tanto en
cuanto a rendimiento, como tecno-económicamente hablando. De este modo, una vez
seleccionados los ciclos a utilizar y sus características, una segunda parte del tra
bajo consistirá
en la realización de distintas evaluaciones del comportamiento de los ciclos propuestos en
un
modelo completo de planta proporcionado
por el centro con el que se realiza el proyecto,
CENER, y teniendo en cuenta las condiciones meteorológica
s de tres emplazamiento diferentes:
De Aar, Tammanraset
y la
PSA.
Además, los resultados obtenidos de las distintas
simulaciones se compararán entre sí y con una planta CSP de referencia de ciclo Rankine, se
evaluarán
los efectos de los distintos parámetros y variables de la planta en el funcionamiento
de la misma, y se seleccionara la planta óptima que minimice el LCOE (Levelized Cost Of
Electricity). [--]
Supercritical Carbon Dioxide (sCO₂) Brayton power blocks are among the most
promising candidates to improve and replace current heat-to-electric conversion technology,
both for fossil, nuclear and renewable power generation
at utility-scale. Concentrated Solar
Power (CSP) sCO₂-based plant schemes also represent a potentially successful resea ...
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Supercritical Carbon Dioxide (sCO₂) Brayton power blocks are among the most
promising candidates to improve and replace current heat-to-electric conversion technology,
both for fossil, nuclear and renewable power generation
at utility-scale. Concentrated Solar
Power (CSP) sCO₂-based plant schemes also represent a potentially successful research work
line aiming to integrate higher efficiency Power Cycles in CSP solar plants, with the
target in
increasing CSP plant
efficiency
and lowering the Levelized Cost Of Electricity (LCOE) and so
overtaking current CSP technology. For CSP, it is not yet evident whether sCO₂
power blocks
will improve LCOE or not, in spite of their huge potential, due to cost uncertainty related to
high temperature materials and power block components. Indeed, improving Plant efficiency
is a challenge itself, due to constraints related with higher temperatures. Thus, the aim of this
work consists
on the construction of
supercritical
CO₂
power cycle models
for each interesting
cycle configuration in order to study, analyze and evaluate the results coming from the
simulations of these power
cycle models,
varying widely the operating conditions.
Furthermore, this thesis goes one step further by
integrating the best supercritical
CO₂
power
cycles form the previous analysis into a CPS tower plant, provided by the Centro Nacional de
Energías Renovables (CENER), and simulating
its yearly performance under several operating
conditions and taking into
account three different meteorological conditions
obtained
from
their respective
geographical
emplacement: De Aar, T
ammanraset and
PSA. The results of
these simulations are compared among them and against a reference CSP Rankine plant,
and
some conclusion
s are achieve regarding at
the best potential CSP supercritical
CO₂
power plant
and the effects of the different plant parameters and variables on the global plant
techno-economic
performance. [--]
Materias
Fluidos supercríticos,
Plantas CSP,
CO₂ supercrítico,
Energía solar,
Energías renovables
Titulación
Máster Universitario en Ingeniería Industrial por la Universidad Pública de Navarra /
Nafarroako Unibertsitate Publikoko Unibertsitate Masterra Industria Ingeniaritzan