Resumen de Hibridación solar-biomasa en centrales termoeléctricas
María Guadalupe Pinna Hernández
La realización de esta tesis doctoral se ha desarrollado bajo el marco del proyecto de aplicación del conocimiento de la convocatoria de 2010 “Investigación y desarrollo de una metodología para el diseño optimizado de centrales termoeléctricas híbridas sol-biomasa” perteneciente al programa de incentivos de la Junta de Andalucía a los agentes del sistema andaluz del conocimiento, el cual le fue aprobado al Centro Tecnológico Avanzado de Energías Renovables (CTAER).
La energía es el motor de cualquier actividad, siendo la clave del desarrollo humano desde sus comienzos. Por ello se considera de vital importancia cualquier mejora en el aprovechamiento energético o aportación novedosa; Como es el caso de esta tesis, donde se considera la hibridación en centrales eléctricas termosolares (CETS) como una mejora en la producción eléctrica de las mismas a través de un proceso de aprovechamiento energético biomasico.
En esta tesis doctoral se valoran distintos conceptos de posibles configuraciones de hibridación en CETS, atendiendo al criterio de ubicación de la caldera de gas producto; Llegando a la elección de la configuración de una CETS hibridada con tecnología de canal parabólico (CP) en paralelo con el campo solar, con posibilidad de conexión en serie para determinados momentos, mediante un proceso de aprovechamiento energético biomasico, que es la tecnología de gasificación. El porqué de esta elección se basa en una serie de ventajas frente al resto de configuraciones como son: incremento del factor de capacidad anual, producción en horas de baja o nula radiación, desacople de los recursos solar-gas producto y menor necesidad de tiempos de respuesta bajos pero con posibilidad de apoyar a los transitorios de radiación y hacer más rápido el arranque diario. Además se ha considerado que la tecnológica de CP es una tecnología madura y firme, y el tipo de hibridación en paralelo con el campo solar es la integración instalada en la mayoría de las centrales operativas lo que supone que el caso de estudio es un concepto con alta firmeza, sensato y alto factor de capacidad que conllevará a una mayor facilidad si se plantea su comercialización.
En cuanto a los componentes de la CETS híbrida considerada como caso de estudio son el campo solar, intercambiador, caldera de gas producto, ciclo de vapor y sistemas auxiliares. En cuanto al sistema de almacenamiento inicialmente no se consideró pero tras un proceso de reflexión se ha considerado su aportación que permitirá darle más firmeza y confianza a la CETS. Finalmente señalar que la potencia nominal tanto de la CETS como del gasificador será de 1 MWe, que es una potencia piloto considerada que permitirá poder estudiar el comportamiento del proceso a pequeña escala. Siendo necesario contemplar posteriormente un proceso de escalado de la CETS híbrida, objeto que no se encuentra bajo los desarrollos de esta tesis.
De igual manera que con la elección de la CETS híbrida caso de estudio se realiza un proceso de análisis detallado de alternativas de posibles procesos de gasificación, concluyendo, que la idónea es la gasificación de lecho fluidizado (GLF), para llegar a la citada conclusión se ha tenido en cuenta como característica de mayor peso, la potencia considerada de 1 MWe y las características físicas, químicas y energéticas de la poda de olivo, como biocombustible resultado de un proceso de análisis.
Un buen aprovechamiento energético biomasico, está muy condicionado por la tecnología y el recurso a considerar, por ello en esta tesis se ha tenido muy en cuenta el biocombustible. Para lo cual se ha estudiado tanto energética, física y químicamente, además de otros factores de interés como son los agronómicos y logísticos. Las variedades de biomasas estudiadas son: la cáscara de almendra, la poda de encina, la poda de olivo, los residuos vegetales de las plantaciones de tomates y los residuos vegetales de las plantaciones de pimientos. Finalmente se ha tomado como elección para el desarrollo del conjunto de ensayos de GLF, la poda de olivo, lo cual ha permitido poder conocer en profundidad el proceso de GLF con aire y otros agentes gasificantes (CO2 y vapor de agua).
El conjunto de ensayos de GLF llevados a cabo dentro de la parte experimental están compuestos por ensayos de GLF en continuo, gasificación del char, reactividad de alquitranes y ensayos de aglomeración. Cuyos resultados han permitido poder conocer con mayor profundidad la cinética y factores que afectan a la GLF de la poda de olivo, además se ha podido alimentar el modelo de comportamiento de un GLF, que a su vez permite poder determinar la eficiencia, conversión, aprovechamiento del combustible y composición de los componentes mayoritarios del gas, obtenidos a escala de laboratorio.
Resumiendo, la CETS híbrida estudiada se considera una elección optimizada y ofrece buenos resultados ya que la poda de olivo es un biocombustible idóneo para su valorización energética a través de un proceso de GLF. Además la flexibilidad en los modos de operación de la CETS plantea ventajas técnicas además de un grado de madurez y bajo riesgo tecnológico.
