Además, en base al acuerdo de exclusividad firmado entre Solarlite y Sialsol, la empresa española implantará esta tecnología en España en una planta piloto, que además de la tecnología de generación directa de vapor, incorporará una caldera de biomasa que aportará el 50% de la energía eléctrica que se evacue a la red.
Las principales ventajas de la tecnología de generación directa de vapor son:
• Por su propio concepto, esta tecnología es mucho menos agresiva con el medio ambiente que otras tecnologías que utilizan un fluido caloportador.
• Permite una reducción significativa de los costes de la inversión y de la propia generación de electricidad.
• La temperatura de operación de estas centrales es superior a las centrales en las que la temperatura está limitada por el fluido caloportador.
Todos estos conceptos sumados a las garantías que ofrece Solarlite, han permitido que la primera central comercial por generación directa de vapor sea financiada a través de diferentes entidades financieras.
La empresa Solarlite, ha sido la empresa encargada de realizar la ingeniería básica de toda la central. Posteriormente, la ingeniería de detalle así como el EPC del bloque de potencia fueron desarrollados por Thai Solar Energy. El EPC del campo solar así como su propio BOP, el diseño y control de la generación directa de vapor y el control sobre toda la central ha sido llevado a cabo por Solarlite.
Particularidades de un proyecto pionero
Este primer proyecto, es pionero a nivel mundial en al menos tres cuestiones fundamentales:
• Primera central comercial por generación directa de vapor.
• En contraste con los colectores cilindroparabólicos existentes en el mercado, la empresa Solarlite ha desarrollado el colector SL 4600, cuya estructura está formada por un novedoso material epoxi de un peso muy ligero, que a diferencia del resto de colectores, únicamente necesita un pequeña cantidad de acero con el fin de aumentar su resistencia a la torsión.
• Una vez más, diferenciándose del resto de los fabricantes de colectores cilindroparabólicos cuyos colectores son implantados en centrales con una potencia mínima de 50 MWe, Solarlite ha sido capaz de construir una planta de 5 MWe, demostrando que no existe un límite mínimo para este tipo de centrales.
Innovador diseño de colectores
El elemento básico del colector Solarlite 4600 es un panel de resinas compuestas (composite) con unas dimensiones de 2,3 m de ancho y 1 m de largo. Estos paneles se combinan de tal manera que forman un segmento de 4,6 m de ancho de apertura y 12 m de longitud. Es posible unir 10 de estos segmentos para formar un colector de 120 m de longitud. Estos colectores se combinan para formar filas (colectores alineados con el eje en la dirección norte-sur) y lazos (colectores conectados en serie donde el fluido frío entra por un extremo y el fluido caliente sale por el otro extremo). El colector se mueve de este a oeste con el fin de seguir el movimiento solar, gracias a un sistema de seguimiento hidraúlico.
El concepto modular de Solarlite, permite escoger la longitud óptima del colector, en base a los datos relacionados con la fuerza del viento y en función del emplazamiento de implantación de la central. La combinación del peso ligero del composite, así como una fina estructura de acero permite tener un colector con un peso específico muy inferior al resto de los fabricantes.
El composite como material de sujeción de los espejos, permite que los espejos encargados de reflejar la radiación sean muy finos, reflejando más de un 95% de la radiación normal directa (DNI) que reciben, sobre el tubo absorbedor que se encuentra en la línea focal del espejo parabólico. Los espejos tradicionales que se utilizan, tienen un grosor de cristal de 4 mm y su reflectividad es del 93%. En el caso de Solarlite, los espejos implantados tienen un espesor de 0,95 mm, esta diferencia, permite incrementos por encima del 1,5% en la eficiencia óptica pico.
El diseño modular basado en una combinación de una estructura ligera de composite junto a un espejo fino muy eficiente, es muy ventajoso en varios aspectos, como por ejemplo en la descentralización de la producción eléctrica independientemente del emplazamiento de la central eléctrica, además permite diferentes tamaños de central sin ningún tipo de límite. La generación directa de vapor sin el empleo de aceite como fluido caloportador, así como la posibilidad de una cogeneración con la energía térmica que se extrae, permite que la instalación sea prácticamente sin emisiones de CO2 y por tanto, que sea muy favorable al medioambiente. La tecnología de Solarlite permite reducir el coste de la inversión total del proyecto de la central solar termoeléctrica.
El sistema modular de Solarlite es único en el mundo y puede ser usado en diferentes aplicaciones como la producción eléctrica para inyectar a la red o para su empleo en diferentes procesos industriales. Su método de construcción permite soluciones aisladas y pequeñas centrales termosolares mediante el uso de colectores cilindro parabólicos, desde 500 kWe. Combinando la generación eléctrica con el uso de la energía térmica, se puede producir calor, frío a través de máquinas de absorción e incluso desalación de agua del mar.
Concepto de generación directa de vapor
El concepto de la generación directa de vapor de Solarlite, está basado en la combinación entre la recirculación y la inyección. La ventaja de combinar estas dos tecnologías permite un mejor control de los parámetros del proceso, incluso en condiciones de radiación normal directa inestables.
El de recirculación ayuda a que los tubos receptores en la fase de evaporación estén bien refrigerados, y que la presión en su interior se mantenga constante. El proceso de inyección permite tener un mejor control sobre las condiciones de vapor sobrecalentado. La combinación de estos dos sistemas permite un resultado óptimo en el control de la temperatura y presión del vapor sobrecalentado a la salida del campo solar, antes de ser introducido en la turbina de vapor.
Disposición del campo solar
Todo el campo solar se ha diseñado en base a las condiciones del vapor que requiere la turbina. Solarlite ha escogido la turbina de MAN MARC 2, que ha demostrado ser la turbina actual más eficiente, que existe en el mercado actual para una potencia inferior a 30 MWe en un ciclo de Rankine.
En el caso de la central de 5 MWe pionera a nivel mundial, el área del campo solar fue calculada en base a los datos de carga nominal y parcial de esta turbina concreta. Con estos datos y en base a las dimensiones y características del colector Solarlite 4600, se estimó el número de segmentos y el número de filas. El número de colectores que forman la zona de evaporación y de sobrecalentamiento, así como el número de lazos y la dimensión de estos, se estimó en base a los siguientes criterios.
• Máxima diferencia de temperatura en el tubo receptor, en base a la normativa alemana que se aplica para la generación de vapor y que asegura una buena refrigeración de la superficie del metal.
• Mínimo caudal másico en cada lazo desde el punto de vista del control y de la seguridad del proceso.
El campo solar en Kanchanaburi está compuesto por 12 lazos evaporadores y 7 lazos para sobrecalentar el vapor seco. Debido a las fluctuaciones diarias y anuales de la DNI, la operación de la central se realiza a carga parcial. La parte evaporadora del campo solar, se encuentra en la parte izquierda de la central. El vapor húmedo generado en esta zona es conducido al depósito separador de vapor situado en el BOP del campo solar. El vapor seco es extraído del depósito y es reconducido a la parte del campo solar encargada de generar el vapor sobrecalentado, que se encuentra en la parte derecha del esquema. A pesar de que el sistema parece complicado, realmente es muy similar a un sistema convencional de una caldera.
Avance del proyecto
Actualmente toda la obra civil ha sido finalizada. En agosto finalizó la implantación de las estructuras y en septiembre la construcción del edificio de turbinas así como el BOP de la central. El commissioning frío está previsto para febrero de 2011 y el commissioning caliente para el mes siguiente. La central estará funcionando de manera regular y evacuando energía a la red entre los meses de marzo y abril del 2011.
El inversor, propietario y futuro operador de la central, es una empresa tailandesa denominada Thai Solar Energy. El objetivo principal de esta empresa, es construir centrales solares termoeléctricas basadas en tecnología de colectores cilindro-parabólicos, e inyectar la energía eléctrica generada en la red. La base de este proyecto es el sistema de tarifas existente en Tailandia. Según la regulación Very Small Power Producer (VSPP) existe un máximo de potencia para las centrales eléctricas de 10 MWe para poder acogerse a una tarifa de 8 baht/kWh para los primeros 10 años de conexión a red. Pasados estos 10 primeros años, la electricidad se pagará a 3,6 o 2 baht/kWh.
El coste global de la planta es cercano a los 20 M€. Esto incluye el campo solar, la turbina, el BOP, el terreno, obra civil, costes de infraestructuras y desarrollo de proyectos, etc. El campo solar tiene un coste inferior a 300 €/m2.
Los vehículos eléctricos con baterías de litio no emiten CO2 ni dañan el medio ambiente, siempre que la electricidad provenga de energías renovables, como la eólica, la energía solar fotovoltaica y la termosolar. Los aerogeneradores podrán suministrar la electricidad al vehículo eléctrico, que en un futuro servirán también para almacenar y regular la electricidad intermitente del sector eólico.
Frank Rodríguez Trouwborst es Director General y Socio Fundador “Sialsol Tu Energía Solar”.
