Diseño y análisis operativo de un aerocondensador para una planta solar térmica de 50MW

摘要

El acceso a la energía es un pilar básico para el desarrollo económico y para la calidad de vida de las personas. En los países desarrollados, en los que el acceso a la electricidad está garantizado, los desafíos del sector tienen que ver con la calidad, coste e impacto ambiental de esta energía. En concreto en España, la dependencia de energía primaria del exterior es superior al 70 %, por lo que el desarrollo de las energías renovables está cobrando una gran importancia. Además de la energía eólica y la hidráulica, el aprovechamiento de la energía procedente del Sol está actualmente experimentando un gran crecimiento en España gracias a su situación geográfica privilegiada y a la climatología de las regiones del sur, en las que destaca el elevado número de días soleados al año. Una de las formas de aprovechamiento de energía solar que está siendo más explotada en los últimos años son las centrales solares termoeléctricas, las cuales producen electricidad mediante un ciclo de vapor Rankine cuyo evaporador obtiene el calor mediante concentración de la radiación solar en un fluido caloportador. Este tipo de centrales requieren de un gran circuito de refrigeración para poder condensar el vapor del ciclo a la salida de la turbina. Convencionalmente, estas instalaciones se basan en un condensador húmedo con una torre de enfriamiento asociada y requieren de una abundante fuente de agua para funcionar. Debido a que las regiones donde las condiciones climáticas son ideales para la captación de la energía solar suelen tener escasez de recursos hídricos, la utilización de este tipo de condensadores húmedos limita ampliamente el desarrollo de nuevas centrales y la ampliación de otras muchas. El presente proyecto aborda este problema planteando la alternativa del uso de aerocondensadores para este tipo de centrales solares térmicas. Por ello se ha diseñado un aerocondensador que sustituya al modelo convencional de condensador húmedo con torre de refrigeración para una central solar térmica de 50 MW, que es la máxima potencia que tienen este tipo de centrales en España. Para completar el diseño y el análisis operativo, se han utilizado datos reales de la central solar térmica Palma del Río II, situada en Córdoba, con lo que se ha conseguido optimizar el funcionamiento del aerocondensador. Además, se ha realizado un análisis funcional de operabilidad, HAZOP, con el fin de establecer un sistema de control que garantice el buen funcionamiento de la instalación y prevenga posibles fallos que puedan desencadenar en accidentes. A continuación, un estudio de la problemática del agua y el impacto ambiental resaltan la relevancia de la solución adoptada desde el punto de vista medioambiental, ya que el aerocondensador diseñado no necesita agua para funcionar y por tanto tampoco hace uso de las unidades de tratamiento de agua con que cuentan los condensadores húmedos con torre. Por último se ha realizado un estudio económico en el que se detalla el presupuesto del sistema de control diseñado y se ha realizado una comparativa de los gastos anuales que precisa un aerocondensador y un condensador húmedo con torre. En las conclusiones de este proyecto se plantea la efectividad del diseño efectuado y las ventajas e inconvenientes de la solución adoptada. ____________________________________________________________________________________________________________________