Diseño de una planta termosolar de receptor central de 100 MWe con almacenamiento en sales fundidas

Abstract

Diseña una planta termosolar de receptor central de 100 MWe en el distrito de La Joya, provincia y departamento de Arequipa, en Perú, partiendo de gráficas que relacionan la potencia de diseño, altura de torre, potencia del receptor, múltiplo solar, área reflectante, factor de capacidad, horas de almacenamiento y capacidad de almacenamiento. Una vez determinados estos valores, con la ayuda de uno de los métodos de resolución de la integral de convolución denominado UNIZAR, procedimos a obtener el campo de heliostatos, la eficiencia de los heliostatos, la potencia sobre el receptor, el flujo sobre el receptor, todo simulado a través de un código en Matlab. Para determinar las dimensiones del receptor y dimensiones de los tanques de almacenamiento de sales, se usó técnicas de optimización a través del algoritmo FMINCON (“Interior-point”) desarrollado en Matlab. Una vez obtenido el diseño preliminar de la planta, procedimos a diseñar la planta en el programa SAM (Solar Advisor Model) con las dimensiones previamente calculadas y la respectiva ubicación geográfica, para después proceder al proceso de optimización de la planta en el mismo SAM y comparar los resultados. Como resultados finales en el punto de diseño del equinoccio de primera para el hemisferio sur (22 de septiembre) y la radiación de 1000 W/m2 obtuvimos que la altura de la torre es de 202 m más altura del receptor, el número de heliostatos será de 7410, los tanques de almacenamiento para sales calientes a 566 ºC será de 13420 m3 y para el tanque de sales frías a 288 ºC será de 12175 m3, la potencia de diseño del receptor es de 457 MWt y los tanques tienen capacidad de almacenamiento de 2285,7 MWt.h para poder brindar 8 horas de trabajo en ausencia de radiación solar y el área del terreno necesaria para la construcción es de 900 hectáreas. La eficiencia media del campo de heliostatos es del 52,67%, el factor coseno alcanza un valor 0,84, el factor de atenuación alcanza el valor de 0,8824, el factor de sombras y bloqueo de 0,99 y el factor de desbordamiento 1 que serían las eficiencias más importantes del punto de diseño.