GENERACIÓN DE VAPOR PARA LA INDUSTRIA UTILIZANDO REFLECTORES LINEALES FRESNEL

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Payá Herrero Jorge

Según la nueva agenda estratégica de la Unión Europea (UE) para 2019-2024, una de las principales prioridades es construir una Europa climáticamente neutra, verde, justa y social. Se ha identificado como una de las acciones prioritarias el acelerar la transición a las energías renovables y aumentar la eficiencia energética. En línea con esto, el Acuerdo Verde Europeo tiene como objetivo hacer que Europa sea neutra en carbono y eficiente en el uso de los recursos para 2050. La industria es actualmente responsable de 21% de las emisiones totales de CO2 en Europa. Abordar este sector es, por tanto, un punto clave para alcanzar los objetivos anteriores. La industria requiere una gran cantidad de calor a 100-200ºC, particularmente en forma de vapor, que generalmente se produce con calderas de gas natural. Una alternativa potencialmente interesante para reducir las emisiones en la industria es generando el calor mediante energía solar (sistemas SHIP). Esto requiere concentración de energía solar al igual que en plantas termo-solares de generación de energía eléctrica. Aunque la tecnología es similar, hay diferencias significativas ya que los sistemas SHIP requieren temperaturas de 120-150 ºC en lugar de 300-400 ºC, el tamaño es de varios cientos de kW en lugar de MW y el almacenamiento térmico no es con sales fundidas. Aunque las plantas termo-solares con concentración son una tecnología relativamente madura (particularmente con colectores cilíndricoparabólicos), los sistemas SHIP se encuentran en una etapa temprana de desarrollo. Los desarrollos SHIP más habituales hasta el momento emplean aceite térmico como fluido caloportador intermedio, con algunos inconvenientes como el mantenimiento con el tiempo de la calidad del aceite térmico, las posibles fugas y su impacto ambiental, o la reducción de la eficiencia global por el uso de un fluido caloportador intermedio entre la generación y demanda. La generación directa de vapor (DSG) puede ayudar a resolver los inconvenientes anteriores y reducir los costes. Sin embargo, aparecen efectos no deseados como los gradientes térmicos en el absorbedor y el control es más complejo debido a las características de flujo bifásico en el interior de los tubos. El flujo debe ser estable y evitar las inestabilidades de Ledinegg. El tubo no debe secarse y, para ello, la calidad del vapor debe permanecer relativamente baja y el patrón de flujo debe ser anular, con el vapor en el centro de los tubos. Por los motivos anteriores, el diseño y control de los sistemas DSG es más complejo que con aceite térmico intermedio. El presente proyecto está centrado en el análisis de un Colector Solar DSG Linear Fresnel (LFR) para proporcionar vapor para la industria. El diseño no es trivial ya que la demanda es variable, las inercias térmicas son relativamente pequeñas y el control del flujo debe ser estable. Por lo tanto, hay que profundizar el trabajo para obtener soluciones DSG rentables para la industria. El proyecto requiere una mejor instrumentación de una instalación ya existente de SOLATOM en la Universitat Politècnica de València. Los modelos (modelo óptico, flujo bifásico, tambor de vapor) serán dinámicos y estarán integrados en MATLAB. El grupo de investigación tiene experiencia previa en estos temas y ha iniciado ya modelos similares en los últimos 2 años dentro de la tesis doctoral en curso de M.A. David Hernández.