Comparación energética, exergética, económica y medio ambiental de distintas configuraciones de ciclos Brayton solares-fósiles

Abstract

La hibridación de plantas fósiles con tecnologías CSP (Concentrating Solar Power) empieza a ser muy importante, sobre todo en países como España, donde la irradiación es muy alta. Estas plantas permiten reducir tanto el consumo de combustible como las emisiones de CO2, ofreciendo al mismo tiempo la fiabilidad de tener una parte fósil que asegure el suministro. Dentro de las posibilidades que hay de distintas CSP, en este estudio se utiliza una torre solar, y se determina hasta qué punto su situación afecta al comportamiento de la planta. Para ello se realiza un análisis 4E - Energético, Exegético, Económico, y medioambiental (Environmental) de dos configuraciones, la planta Solugas en Sanlúcar la Mayor, y una planta equivalente en la que la torre está situada en otro punto. La planta Solugas es una modificación de una turbina de gas, y en ella se dispone de una torre solar que precalienta el aire que entra a la cámara de combustión. En la segunda configuración estudiada, la torre solar se sitúa en paralelo con la cámara de combustión, de forma que el aire puede pasar por una o la otra. En la figura 1 se pueden ver la configuración de Solugas, con la torre solar en serie, y la configuración con la torre solar en paralelo. Para compararlas se ha establecido una generación de 4:6MW. Esta es la potencia generada por la planta Solugas, que se encuantra en operación desde 2012. El estudio se divide en dos partes fundamentales: simulaciones utilizando el software comercial Thermoflex, para obtener datos de funcionamiento, y desarrollo de un programa de simulación para la planta a estudiar usando EES (Engineering Equation Solver). Para ambas configuraciones se realizan tres tipos de escenarios. Una simulación en modo de diseño, en la que la torre solar está operativa; otra en modo fósil, en la que se apaga la torre solar; y una simulación anual, en la que se toman cuatro días representativos del año para evaluar su comportamiento.