Tema: Rendimientos

Hola futuros compañeros del gremio !

Con antelación , agradezco a esa cabezas pensantes que siempre están dispuestas a compartir sus conocimientos !!!
Mi duda es: Estoy con mi proyecto fin de carrera (diseño de una central termoeléctrica con CCP)
Para el ciclo de potencia , no sé qué valores adoptar para los rendimientos de : Caldera , Turbina , bombas ,Generador !!! valores de rendimientos que se acerquen a los reales !!!
Alguien podría despejarme esta duda ??

Saludos.

Nadie para ayudarme ???

Dá igual al final en bornas del alternador, tendrás a lo sumo un rendimiento del 16%,

Es mejor la FV.

Saludos

Iniciado por veyanacri

Nadie para ayudarme ???

Perdona, veyanacri, pero cómo es posible que al final de tu carrera hagas esas preguntas????

joan, me podrías decir cuántos metros cuadrados de FV necesitas para producir 50 MW, y cuántos en solar termoeléctrica?

xavimarin: Me parece que lo que Joan quiere dar a entender es que si se dispone de células fotovoltáicas especiales de concentración con rendimientos del 30% es probable que el rendimiento supere al ciclo termodinámico. Pasa algo parecido con la energía hidráulica. El rendimiento "termodinámico" de un salto de agua es muy bajo si se tiene en cuenta la energía térmica que es necesaria para evaporar 1 kgr de agua ( 580 Kcal, aproximadamente) condensarse, descender hasta el embalse, y pricipitarse entubada 60 mtrs más abajo hasta las turbinas. Rendimiento: 60 mtrs= 60Kgrmtrs= 0,14 Kcal....x100/580=0,024%. Otra cosa es el rendimiento de las turbinas ( 90%)

Disculpe Ergio , pero no entiendo tu pregunta !!! que hay de malo en pedir ayuda ??? Acabar una carrera no significa saberlo todo !!! si sabes cual es la respuesta a mi duda , pues dame una pista y con eso habrás hecho algo benefico !!!

Saludos.

y ya que estmos , sabría decirme cuando es mejor utilizar aceite termico que sales fundidas para el almacenamiento termico de las CT ??
Me comentarón que para paises nórdicos se usaba mas sales fundidas para almacenamiento y que más nos acercamos al sur (incluso paises africanos subsaharianos) , más se va usando aceite HTF !
y ya por si a caso , ya sé que acumular aceite HTF es más caro que hacerlo con sales fundidas !!!
Pero hay otra razón que hace que el uso de uno sea mejor que usar el otro ??

thanks !

Hola veyanacri, perdona si te he ofendido. Los ciclos de vapor en turbinas tienen un bajo rendimiento debido a que han de trabajar ( Las turbinas) con temperaturas relativamente bajas ( 550º C ). Su rendimiento en el caso de vapor recalentado puede alcanzar el 87-91%.En este caso (CP) quizás se trabaje sin recalentamiento ( 270º C - 40 bars) y el rendimiento sea menor debido a que el vapor en su expansión entra en zona de vapor húmedo y perdemos rapidamente entalpia al condensar el vapor.Aqui no pasaríamos del 82% o quizás menos, depende de la turbina: Número de escalonamientos, y si tiene o no, purga para recalentamiento intermedio. La caldera puede tener un rendimiento cercano al 90% y la bomba al elevar la presión del agua que sale del condensador puede tener rendimientos del 90%. El trabajo de la bomba respecto al de la turbina es muy bajo, por lo que en la mayoría de los proyectos no se tiene en cuenta. Sería interesante incluir en los sistemas CP una "torre- solar" con concentradores heliostáticos para que en circuito cerrado y trabajando con sodio metal cómo fluido captador podamos recalentar el vapor antes de entrar en turbina y en dos saltos o tres saltos de recalentamiento poder salir con titulo de vapor de 0,95. El aceite para transporte de energía térmica y las sales para almacenamiento ( cambio de fase)...Saludos
El rendimiento de la caldera y en este caso donde no hay combustión podemos establecer que toda la energía que entra solo tiene un camino de salida: Generación de vapor y perdidas por radiación y convención.

Estimado "ERGIO", me podría Ud. decir cual es el rendimiento medio óptico de un CP, para producir vapor a 270ºC.

Muchas gracias!!

Estimado Sr Cusidó: El rendimiento óptico no es tema de este hilo. Usted pretende llevar el agua a su molino. Las preguntas de veyanacri se centran solo en el ciclo de potencia, pero voy a responder a su pregunta. El rendimiento óptico lo situan los fabricantes en torno al 78-75% sobre captador limpio y que los vientos no sean excesivamente fuertes. Este rendimiento sumado al ciclo de vapor y salida en bornes generador, nos daría un rendimiento final del 18%, aproximadamente.Pero cómo usted a escrito por ahi en alguna, parte disponemos de mucho Sol y su energía es gratuita, si bien he de decirle en su favor, que con este rendimiento final quizás las placas fotovoltaicas de bajo costo sean una elección más favorable desde el punto de vista económico, salvo que aqui, no pude haber almacenamiento.Es un tema para debatir.Los CCP apoyados por torre-solar y ciclo combinado sería una buena opción
Saludos

No Sr. Ergio,

Estuve consultando datos ofrecidos por CIEMAT y dicen : CCP rendimiento final comprobado 11%, Torre central campo de heliostatos rendimiento final comprobado 7%, estamos hablando de temperaturas fluido de transferencia entre 270ºC y 500ºC aprox.
Pues mire con un colector plano (DESCRITO EN EL APART. DE SOLAR TERMICA) obteniendo 85ºC, se puede obtener trabajo con un rendimiento final del 16-20%, función del foco frio, para impulsar fluidos.
Que significado tienen esas grandes y costosas estructuras para obtener del 7-11% de rendimiento, me puede dar alguna explicación justificativa???.

Cordiales saludos.

Si estos datos son ciertos, es verdad que son algo descorazonadores.

No obstante, respondinedo a su pregunta, solo se me ocurre una: tiene sentido porq la energía empleada es gratuita y renovable, a partir de aquí todo es ir mejorando la tecnología y bajando costes.

Los primeros coches arrancaban con manivela y te dejaban tirado en cada esquina, por no hablar de su bajo rendimiento energético, seguramente los que iban en caballo se reían..por aquel entonces.

Por cierto, el captador que propone sirve para generar vapor, o es para ACS?

Estoy de acuerdo con Xavimarin, aunque los rendimientos globales de conversión son muy bajos el que el combustible usado (el sol) sea abundante, gratuito y seguro permite que la instalación sea viable. Creo que la energía termosolar jugará un gran papel en el abastecimiento energético futuro.

Saludos,

A parte que se debe tener de referencia el rendimiento de un cilco termodinámico de una central térmica convencional, no de ciclo combinado. Por tanto estamos hablando de rendimientos totales en la actualidad que no creo que sobrepasen el 30% térmico, falta la conversión y el transporte de energía.

Observando las diferentes intervenciones sobre rendimientos de la energía termosolar, ruego diferenciar entre rendimientos a condiciones de diseño y globales anuales.

Los rendimientos que se obtienen en condiciones de diseño para las diferentes tecnologías termosolares:
• Fresnel 13%
• Colector Parabólico 16%
• Torre Solar (Sales fundidas) 23%
• Stirling 31%

Este rendimiento significa el total, es decir, rendimiento campo solar más rendimiento bloque de potencia, siendo por lo tanto el resultado entre la energía eléctrica exportada y la radiación solar incidente sobre la superficie reflectante.

Evidentemente dicho rendimiento disminuye cuando el sol no está situado en las horas centrales, y por lo tanto el ángulo de incidencia no es el idóneo, al igual que en las placas solares térmicas, y fotovoltaicas si no son de seguimiento a dos ejes.

La gran diferencia de esta tecnología es la posibilidad tanto de hibridar con una planta térmica bien sea de carbón, gas o biomasa, o almacenar térmicamente. Por otro lado el rendimiento a cargas parciales es ligeramente mayor, por ejemplo que la fotovoltaica, teniéndose una mayor cuantía de horas equivalentes anuales, y le beneficia el calor ambiental.

No cabe duda que todos los aprovechamientos solares son factibles, tanto el fotovoltaico, pequeñas instalaciones, soluciones más sencillas, como el termosolar (hibridación – almacenamiento térmico), enfocado a plantas de mayor potencia o de uso cogeneración.

El daño que se ha hecho a esta tecnología es que una prima muy beneficiosa, no ha permitido crear un mercado competitivo que bajase el ratio €/w tal y como se ha esperado, ya que el promotor era el propio EPCista de la planta repartiéndose el beneficio entre todas las empresas en la ejecución del proyecto, y por lo tanto no permitiendo la entrada en el mercado de compañías libres que podían ofrecer soluciones más competitivas.

Un dato, el ratio hasta ahora considerado para plantas termosolares sin almacenamiento térmico, era de 5 €/w, Pero había compañías libres que no eran promotoras que ofertaban plantas a un ratio de 4€/w, no habiéndoselas considerado por lo mencionado anteriormente. Actualmente dicho ratio ha bajado y ya se está ofreciendo un ratio bastante competitivo para considerar una bajada de la prima termosolar considerable.

Esto evidentemente ha ocurrido en la mayoría de negocios renovables en su comienzo, pero como en todas las maduraciones de mercado las empresas envoltorio o solo EPCistas se quedan fuera del mercado, quedando realmente aquellas que aportan equipos o servicios, es decir valor añadido.

Perdón por el tocho, un saludo,

Gracias por la información aportada, realmente interesante...

Saludos,

Iniciado por Joan Cusidó

No Sr. Ergio,

Estuve consultando datos ofrecidos por CIEMAT y dicen : CCP rendimiento final comprobado 11%, Torre central campo de heliostatos rendimiento final comprobado 7%, estamos hablando de temperaturas fluido de transferencia entre 270ºC y 500ºC aprox.
Pues mire con un colector plano (DESCRITO EN EL APART. DE SOLAR TERMICA) obteniendo 85ºC, se puede obtener trabajo con un rendimiento final del 16-20%, función del foco frio, para impulsar fluidos.
Que significado tienen esas grandes y costosas estructuras para obtener del 7-11% de rendimiento, me puede dar alguna explicación justificativa???.

Cordiales saludos.

Sñr Cusidó: Si un campo de heliostatos+Torre Central tiene un rendimiento del 56% (PS-10) y si el sistema de potencia ( Turbina de gas-Ciclo Combinado) puede alcanzar temperaturas del gas antes de entrar en turbina motora de 1400ºK; este ciclo puede dar el 57% de rendimiento. En un ciclo de Carnot ( Máximo rendimiento) el ciclo completo y sin perdidas de calor daría un 70% de rendimiento, pero cómo hemos de tener en cuenta solo la media logarítmica de temperaturas (Caida desde los 1400º K hasta los 300ºK ) y esta es de solo 714º K el rendimiento es solo del 58% y aplicando un rendimiento de máquina del 87% quedaría en un 50%. Efectivamente se puede obtener un rendimiento del 20% si su máquina trabaja entre las temperaturas de 85ºC-20ºC, pero solo en el caso de una máquina ideal, ( isotérmicas y adiabáticas) sin irreversibilidades, que siempre las hay.

Vamos a ver Srs. (Solarweb, fvvi, xavimarin, ergio)

Gran parte de la energía que consumimos, se utiliza para calentar agua, (calefacción, procesos industriales diversos y agua caliente sanitaria), estas necesidades requieren de pequeñas variaciones de temperatura.

Es un despilfarro termodinámico, utilizar una fuente de energía concentrada como el petróleo o gas, para estas aplicaciones en zonas de notable insolación como el 70% del territorio Español.

España por su situación geográfica dispone de una media de 2.800 horas de sol anuales equivalentes a 1.600 Kw/h/m2 de energía.

En la actualidad siendo España un país de gran insolación, gran parte del agua caliente utilizada es de origen eléctrico (electrodomésticos, agua cal. sanitaria, etc..) esta situación es perfecta para LOS DEL CONTADOR y que siga.
El costo de energía fósil (gas-oil, gas, electricidad) anual derivado del agua caliente se estima en 1.000.000.000 de Euros.
Con el 60% esta inversión en energía fósil, se podrían disponer 1.000.000 de m2/año de colectores solares, reduciendo sustancialmente nuestra factura energética.
La solución requerida es estrictamente política, pues como todos sabemos estamos en manos de los Sectores Energéticos (CONTADOR) así como Financieros.
Adecuando parte nuestras necesidades en vez de ir Contra-Natura, tendríamos un mayor empleo y una fuente energética básica gratuita sin Contador.
Para que disponer CCP y Generadores Eólicos? que operan con CONTADOR, si los humildes y sencillos Colectores solares planos nos aportarían sobradamente nuestro consumo diario de agua caliente.

Reciban un cordial saludo

Estoy totalmente de acuerdo con usted, Sr Cusidó. Utilizar energía nuclear para ducharse con agua caliente no es de sentido comun. Pero existe un problema para sus colectores, y es que no toda la edificación es apropiada para su instalación. Existen 5 zonas en este pais que por sus caracteristicas climáticas pueden proporcionar toda la energía eléctrica necesaria para todo el pais. Su rendimiento sería bajo: 9% en verano y 15% en invierno, pero estaría funcionando todas las horas del año y energía netamente renovable. Una vez conseguida energía eléctrica barata, es la mejor opción para todos los usos. Energía organizada y potente.
Saludos

Sr. ergio,

Con que (Cachivache) se puede producir la energía que Ud. cita??

Saludos

Sr Cusidó: No es necesario que se muestre irónico. Comprendo su escepticismo. El "cachivache" es algo muy simple. Se trata de realizar un ciclo termodinámico cómo el que llena los pantanos de agua, pero controlado, cerrado, y apoyado por Bomba de Calor. Si quiere más información puede ponerse en contacto conmigo mediante un mensaje.¿ Se imagina una urbanización a determinada altura, cerrada, climatizada, con jardines tropicales y energía eléctrica de regalo?
Saludos

Sois muy elegantes en los debates y me gusta leerlos ! lástima que no me veo todavia con las respuestas adecuadas para un tema que me vuelve loco !! pero estoy en ello !!!

Mi pregunta de hoy es la de saber si hay varios planteamiento a seguir a la hora de diseñar una central termosolar?

Es decir , por lo que he visto en la red , y tambien de la informacion sacada de los cursos de RENOVETEC , el planteamiento es el siguiente:

- Diseño del bloque de potencia(BP) (obtencion del rendimiento termodinamico)
-Determinación de la potencia termica que ha de entregar el campo solar al BP
(Potencia electrica a entregar a la red electrica/rendimiento ciclo de potencia)
-Eleccion del punto de diseño (DNI medio anual , tº , dia ,etc)
-Eleccion del colector y del tubo absorbedor y determinacion del numero de colectores (todo para un múltiplo solar = 1 o sea que no se contempla almacenamiento)
-Determinación de la potencia termica recibida por los colectores ...
Y más adelante simulación con softwar (trsys por ejemplo) de la produccion energetica !!

toda este descripcion la he resumido bastante. Entonces este es el modelo que se sigue a la hora de diseñar la central ??
Es que me comentaron que este modelo energetico se ha quedado obsoleto !!

Saludos y gracias.

(no quiero usar ni SAM ni naaa)

veyanacri: Con todo el respeto he de decirte que eres un "pelin" comodón. Las termosalorares están en periodo de "experimentación".....La valvula que abre el Gas Natural juega un papel muy importante. A lo largo del día la energía Solar, cómo es de suponer, sufre variaciones importantes y las turbinas de vapor requieren un gasto kilogramos/ vapor/ hora/ constante, en las condiciones de diseño.
Si la planta se diseña "solo" para trabajar con energía solar´y sin acumulador térmico: Imposible trabajar con turbina de vapor, y aún con acumulador,los problemas de abastecimiento de vapor estarían presentes en cuanto una nube cruzara el firmamento.
Existen proyectos de turbina de gas (Aire) que pueden acoplarse a generadores asincrónicos de tal modo que a cuanto mas radiación; más potencia, acoplando el sincronismo a la potencia de red.
Las turbinas de vapor no pueden sufrir paradas intermitentes. El proceso de arranque es lento. Las turbinas de gas son más manejables en caso de paradas y arranqies.
Saludos

Creo que no me has entendido la pregunta , pero esta información me ha venido bien ! por si no se habia dado cuenta , soy estudiante y me interesa mucho el tema de la termosolar !!! y por eso a veces hay preguntas que hago que le pareceran algo tontas !
Pero volviendo sobre las termosolares , no le quito la razon en todo lo que comentó , pero la termosolar con CCP sí que está ya más que experimentada ...sí que sería inapropriado quitarle la caldera de gaz ahora , pero yo tuve la suerte de visitar una central de CCP en palma del rio (córdoba) y los técnicos comentaban que había periodos de tiempos en los que apenas usaban la caldera de gaz !!!! así que creo que en futuro , out GAZ !!!
MI pregunta de antes iba sobre el proceso de diseño de la central en sí !!!

Saludos.