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Organización Latinoamericana de EnergíaViceministerio de Minas y Energía, Ministerio de Obras
Públicas de Paraguay
1er Taller Regional de Electricidad Perspectivas de la Utilización de Energías renovables
Sistemas Termosolares a Concentración para Generación de ElectricidadCarlos Ramos
[email protected] de Energías No Convencionales
Instituto de Investigaciones Eléctricas, MéxicoAsunción, Paraguay, Mayo, 2010
Qué son las Tecnologías Termosolares a Concentración ?
Los sistemas de energía solar térmica a concentración producen calor o electricidad mediante el uso de espejos que concentran los rayos del sol a temperaturas que oscilan entre los 400 y 1000 ºC
Las centrales solares pueden integrarse con almacenamiento o en operación híbrida con otros combustibles
En la actualidad estas centrales pueden tener potencias desde 30 MW hasta por encima de los 100 MW
Porqué Utilizarlas ?
La energía solar térmica a concentración es una forma viable de generar electricidad
Esta tecnología no contribuye al cambio climático y su fuente es inagotable
Técnicamente madura para crecer en su aplicación en forma exponencial (franja solar)
Sustitución y desplazamiento de combustibles fósiles
Otras aplicaciones importantes (calor de proceso, desalación de agua, química solar)
Tecnología de Receptor Central
• Colector (Helióstatos)
• Receptor (Cavidad o externo)
• Almacenamiento
• Unidad de GeneraciónEléctrica
• Unidad de Control Automático
Tecnología de Canal Parabólica
• Colector - Receptor
• Almacenamiento
• Unidad de Generación Eléctrica
• Unidad de Control Automático
Tecnología de Plato Parabólico
• Colector (concentrador)
• Receptor (motor Stirling)
• Estructura y mecanismos de direccionamiento
• Unidad de Generación Eléctrica
• Unidad de Control Automático
Plantas Termosolares a Concentración para Generación de Electricidad
Campo Solar Integrado a Ciclos Rankine
Campo SolarIntegrado a Ciclos Combinados(Integrated Solar Combined Cycle,ISCC)
Fuente: Michael Geyer, SolarPACES Implementing Agreement
Plantas Termosolares a ConcentraciónPotencia Despachable
Canal Parabólica: ComercialInstalaciones a escala industrial
Receptor Central:Pre-ComercialInstalaciones a escala piloto y
escala industrial
Plantas de hasta 200 MW o variasplantas
Eficiencias moderadas (Solar-eléctrica)
Con almacenamiento podrían obtenerse factores de planta por arriba del 70%
Plato Parabólico:
Pre-comercial
Instalaciones a nivel de planta piloto
Modulares(10-25 kWe)
Generación distribuida
Alta eficiencia
Integración para conformar plantas a gran escala
Plantas Termosolares a ConcentraciónPotencia No-Despachable
Solar Energy Generating Systems (SEGS I-IX), Kramer Junction, Dagget
y Harper Lake, CA., 9 plantastotalizando 354 MWe
Arizona 1 MW
Nevada Solar One 64 MW
Plantas Termosolares a Concentraciónen operación (Canal Parabólica)
Plantas Termosolares a Concentraciónen operación (Canal Parabólica)
Andasol 1
• 50 MW• Almacenamiento(7.5 h)• Sales fundidas
Plantas Termosolares a Concentraciónen operación (Receptor Central)
PS10:
10 MW
624 heliostatos
Torre de 120 m de altura
Receptor cavidad
Plantas Termosolares a Concentraciónen operación (Receptor Central)
PS20:
20 MW
1255 heliostatos(120 m2)
Torre de 165 m de altura
Receptor cavidad
2222AlemaniaAlemania
25252525EgiptoEgipto
5555ItaliaItalia
2021020210
31 ?31 ?
5050
100100
140140
220220
69876987
1268212682
PropuestasPropuestas
15441544
22
2020
5050
2525
14171417
En En construcciconstruccióónn
262666MarruecosMarruecos
22AustraliaAustralia
2231822318564564TOTALTOTAL
165165ArgeliaArgelia
5050ChinaChina
3131MMééxicoxico
5050GreciaGrecia
100100SudSudááfricafrica
220220IsraelIsrael
74117411424424EUAEUA
1423114231132132EspaEspaññaa
TotalTotalEn En operacioperacióónnPaPaííss
Plantas Termosolares a Concentración
Volumen de Mercado Mundial(al 2009 en MW)
Costos de Inversión (US$/kWe)
Plantas Termosolares a ConcentraciónCostos actuales y proyectados
1200-1500(170 MWe)
1600-1800(200 MWe)
1200-2000(25 kWe)
Próximos 10 años
2800-3700(30-100 MWe)
1750-2100(200 MWe)
6500(9-10 kWe)
Próximos 5 años
2800-3500(30-200 MWe)
Actual
Receptor Central
Canal Parabólico
Plato Parabólico
TecnologíasAño
Costos nivelados de generación (US cents/kWhe)
4.6-6.56-89-18Próximos 10 años
12-148-1015-32Próximos 5 años
10-17Actual
Receptor Central
Canal Parabólico
Plato Parabólico
TecnologíasAño
Alternativas No Fósiles para el Sector Energético de ALyC
Hidroeléctrica
Geotermia
Nuclear
Renovables No Convencionales
SolarEólicaBiomasaPequeña HidroOcéanica
Base Tecnológica Entorno Munidal
Energía Solar TérmicaTendencias tecnológicas:
Proyectos pilotos de CC con CPDesarrollo de nuevos ciclos
para RCIdentificación de nichos de
aplicación
Costos estimados:Instalación: 3500-? US$/kWGeneración: actual 11-15
US¢/kWh, proyectado al 2020 4-5 US¢/kWh
Capacidad instalada:al 2009: 564 MW
Entorno Mundial Esquemas de Promoción
Portafolio renovable
Compra obligatoria
Bonos a productores
“Precio verde”
Información ambiental abierta
Políticas para extensión de líneas
Planeación integrada de recursos
Condiciones del Entorno en México y ALyC ?
Recursos energéticos disponibles: no suficientementeexplorados ni caracterizados
Tecnologías: arsenal local limitado; disponibles en entornointernacional
Nichos regionales de posibles aplicaciones rentables: electrificación rural, generación distribuida, pequeñageneración, repotenciación
Marco legal limitativo, en evolución
Marco programático incipiente
Posibilidades en MexicoEnergía Solar Térmica
Más de 3500 MW explotables
Subvención GEF para una planta de CC con CP (50 millones US$)
Repotenciación
Proyectos varios de desarrollotecnológico (RC, CP, PP)
Escenario
Bajo un escenario moderado países con recurso solar podrían:
Generar una inversión de 8500 millones de USD en 2015 y unos 70000 millones de USD para el 2050
Crear más de 200000 empleos para 2020 y poco más de un millón en 2050
Ahorrar 148 millones de toneladas de CO2 anuales en 2020 que llegarían a poco más de 2000 millones para 2050
Conclusiones
Las TSC ofrecen buenas oportunidades para la expansión del sistema eléctrico y en otros sectores (industrial, residencial)
Países con abundantes recursos energéticos alternos que no estánsiendo explotados, ni considerados en los planes de expansión de losdiferentes sectores
Para revertir esta situación es necesario instrumentar planes y programas en ES, orientados a:
Mejorar el conocimiento cuantitativo y cualitativo de los recursosIncrementar el número de recursos humanos calificados en el temaAsimilar la tecnología y transferirla a la industria nacionalDesarrollar nuevas tecnologías destinadas al mercado
Además es necesario adecuar el marco regulatorio, a fin de que laES tenga igualdad de oportunidades en los programas de creación de infraestructura eléctrica.