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Termosolar y
Curva de aprendizaje
Con
las plantas de Concentración Cilindro Parabólica (CCP) en un momento
crucial de su fase comercial, existe hoy en día una serie de puntos
críticos a nivel conceptual, técnico y de O&M que dificultan el
correcto funcionamiento de estas plantas y pueden llegar a crear dudas
nefastas sobre su viabilidad técnica y comercial.
En España hay unas 31 plantas CCP en construcción ó en fase avanzada de
proyecto y desde RENOVETEC, empresa independiente volcada en la
divulgación, queremos participar en el esfuerzo de mejora de esta
Tecnología Termosolar compartiendo nuestra experiencia acumulada en
diferentes acciones formativas y de consultoría.
Antes de identificar estos puntos, echemos una mirada al recorrido de
la Termosolar y a su Curva de aprendizaje. Esta curva describe el grado
de éxito obtenido durante el aprendizaje en el transcurso del tiempo.
Es un diagrama de tipo logarítmico en que el eje horizontal representa
el tiempo transcurrido y el eje vertical el número de éxitos alcanzados
en ese periodo de tiempo.
Entendemos
que en España la industria está a merced de factores contextuales como
la limitación a 50 MW por planta (actualmente el óptimo sería de unos
150 MW), el marco legal y el cupo de plantas disponible, la falta de
competencia en los proveedores de equipos, la disponibilidad de
emplazamientos, etc.
Desde los años 80, diferentes organismos han contribuido de forma
positiva a la curva de aprendizaje de la Termosolar CCP, entre los
principales están la PSA en Almería (con una planta pionera DCS en
1981) y la empresa LUZ Internacional Inc. con sus 9 plantas SEGS (Solar
Electricity Generating Systems). Estas últimas, con 354 MW en 9
plantas, no solo han conseguido grandes avances tecnológicos sino que
han demostrado la viabilidad comercial de esta tecnología funcionando
más de 25 años en el desierto del Mojave en California.
La construcción de los proyectos SEGS ha sido escalonada y realizada
por una misma empresa los ensayos y errores entre una planta y otra han
permitido aportar numerosas mejoras y estos avances conseguidos en las
9 plantas han establecido las bases de la tecnología Termosolar
Cilindro Parabólica de hoy en día. Visto de otro modo se ha cuidado la
curva de aprendizaje, maximizando la
relación tiempo/conocimiento.
Desde la SEGS 1 (1984) de 14 MW (única que no funciona debido a un
incendio en 1999), pasando por las SEGS 2, 3, 4, 5, 6 y 7 de 30 MW
hasta las SEGS 8 y 9 (1990) de 80 MW, se ha mejorado en todas las
facetas de las plantas:
- Del colector solar modelo LS-1 se pasó al LS-2 más grande, más fácil de montar y con mejores prestaciones ópticas.
- De los 304⁰C de temperatura del aceite mineral
ESSO 500 a la salida del campo solar se pasó a 391⁰C con aceite
sintético Therminol VP-1, así se mejoró el rendimiento térmico neto del
ciclo del 29.6% en la SEGS-1 hasta el 34,2% en las últimas SEGS.
- Se mejoró las características del vapor con la introducción de un recalentamiento en el ciclo de Rankine regenerativo.
- Las plantas han sido un banco de ensayo donde
se probaron diferentes emplazamientos de equipos, como la caldera de
combustible fósil que paso de jugar un papel principal en la generación
eléctrica a tener una función de apoyo en la planta como caldera
auxiliar.
- Se ha aprendido mucho de la Operación y
Mantenimiento de estas plantas con sus particularidades como la
dependencia climatológica, los novedosos sistemas de captación solar
así como en la gestión del sistema HTF (Heat Transfer Fluid, fluido
caloportador) compuesto por tanques de expansión, bombas,
válvulas, intercambiadores térmicos, controles de caudales y
temperatura.
LUZ Internacional Inc. Tenía 4 proyectos más en carpeta cuando quebró
económicamente en 1991. Desde entonces no se han construido más plantas
hasta ANDASOL 1, puesta en marcha en 2008 y que aporta como gran
novedad el almacenamiento térmico con sales fundidas. Salvo en este
aspecto, la SEGS 9 y ANDASOL 1 son conceptualmente bastante parecidas.
Hoy en día, en España, de los 383 MW Termosolares en funcionamiento,
350 MW corresponden a 7 plantas con tecnología CCP de 5 promotores
diferentes. Observamos en RENOVETEC tres factores que no juegan a favor
de la curva de aprendizaje:
- Aún no estamos en una fase de economía de
escala en el sector Termosolar, con la debida y muy necesaria
competencia entre proveedores de equipos específicos para la Termosolar.
- Los modelos de financiación obstaculizan la
innovación ‘obligando’ a repetir soluciones técnicas de otras plantas
dudosamente fiables y que posiblemente no son las óptimas. Los bancos
confían en las tecnologías en funcionamiento, cualquier cambio
significa un riesgo más.
- La regulación por cupos de potencia instalable
(unos 2500 MW hasta el 2013) ha creado una carrera por presentar
proyectos en el registro de preasignación que no favorece una evolución
técnica constante.
Lo que puede llegar a ser preocupante a nivel de aprendizaje y
optimización son los 1521 MW en fases avanzadas de proyecto o ya en
construcción correspondientes a 31 plantas CCP y de ¡18 promotores diferentes!.
En efecto, tienen pocas opciones y poco tiempo para integrar mejoras en
sus plantas. En RENOVETEC pensamos que con más planificación,
transparencia, o con un consenso técnico entre empresas, estas 31
plantas podrían aportar una oportunidad única para buscar las mejores
soluciones técnicas y de este modo mantenernos líderes en el mercado
termosolar.
Queremos señalar ahora algunos de los aspectos que desde RENOVETEC
consideramos prioritarios para la mejora del funcionamiento de las
plantas CCP:
En EQUIPOS:
- Intercambiadores térmicos HTF-Agua, Sales
fundidas-HTF, actualmente no responden a las expectativas con problemas
de pinchazos difíciles de reparar y que provocan paradas largas y
costosas.MEJORAS: adaptar características y procesos de
operación a la Termosolar, evitar arranques y paradas diarios, probar
otros fabricantes que de momento no son del todo aceptados por los
‘Project Finance’.
- Bombas adaptadas al HTF o a las sales fundidas,
no dan la talla sobre todo en el caso de almacenamiento térmico con
sales inorgánicas (fundidas). MEJORAS: probar otros productos, esperar nuevos productos.
- Tanques de sales inorgánicas para almacenamiento térmico que se están resquebrajando en las fundaciones. MEJORAS: sistemas mejorados y adaptados de construcción y ventilación.
- Los ‘ball joint’ o juntas rotativas que
permiten el movimiento entre colectores del campo solar dan problemas
innumerables de fugas e incendios. MEJORAS: existe una posible solución con un tubo flexible y juntas rotativas sin lubrificación.
En MANTENIMIENTO:
- La cantidad de repuestos, sobre todo en
espejos, tubos absorbedores, ‘ball joint’ pequeñas bombas y el HTF a
reponer anualmente no se está considerando con suficiente atención.
- Faltan procesos de mantenimiento mejor adaptados a los sistemas nuevos (campo solar, intercambiadores HTF-Agua, Sales HTF).
En INGENIERÍA:
- A juicio de RENOVETEC, no se está valorando lo
suficiente algunos costes relacionados con resultados de Ingeniería
como el factor de sobredimensionado del campo solar o el factor de
seguridad n+1 (en bombas, intercambiadores y calderas auxiliares)
- Debido al régimen de trabajo actual de estas
plantas (arranques y paradas diarios) y fluctuaciones climatológicas,
se debería estudiar más a fondo la posibilidad de instalar dos turbinas
de vapor (15 + 35 MW por ejemplo) que permitan funcionar a cargas
parciales con mejor rendimiento y así aumentar la producción anual de
la planta.
En OPERACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL:
- La operación de estas plantas sigue siendo
principalmente manual. Esto es debido a los complejos y novedosos
sistemas que integran la termosolar, a las variaciones climatológicas,
a las prisas de la puesta en marcha que derivan en algunas ocasiones en
instalaciones deficientes de la instrumentación y control. MEJORAS:
instalar programas de automatización flexibles que permitan la
integración de todos los elementos de la planta, llegar a la puesta en
marcha en TODOS los sistemas de instrumentación y control instalados
correctamente y verificados.
Muchas de estas mejoras están disponibles y sin duda alguna aportarían
un impulso renovado a la curva de aprendizaje, pero no se van a
implementar en las plantas en construcción actualmente. Posiblemente
nos encontramos en estos momentos ante un aplanamiento de nuestra curva
de aprendizaje en CCP, es decir un estancamiento tecnológico
transitorio.
En el reciente informe (Junio 2010) que AT Kearney ha realizado para
ESTELA (Asociación de la Industria Termosolar Europea) sobre las
directrices para lograr futuros hitos de la termosolar, se destaca cómo
en los próximos años están previstas mejoras tecnológicas
significativas (muchas para el 2012) además de entrar poco a poco en
una dinámica de economía de escala que seguirá mejorando los precios de
toda la cadena de valores. Bien, pues pensamos desde RENOVETEC que
estas nueve plantas en construcción en España (7-8 de las 31) van a
encontrarse con dificultades para integrar todas esas mejoras.
Debido a la falta de coordinación entre poderes públicos, instituciones
y empresas la curva de aprendizaje de los próximos años podría ser la
siguiente:
Al final esa calidad global en el aprendizaje pasa por generar un
máximo de kWh al mejor precio posible y durante los 25 años de tarifa
regulada, eso es considerado el precio global de la planta y los costes
de O&M en ese plazo de tiempo. Para lograrlo en este momento,
pensamos desde RENOVETEC que se debería valorar una espera de unos
15-30 meses antes de iniciar la construcción de una nueva planta con el
fin de poder implementar las mejoras disponibles actualmente y las que
están a punto de llegar. Además los precios en ese lapso de tiempo
seguirán bajando considerablemente según ESTELA, para 2015, el precio
del kWh generado bajará un 30%
Desde RENOVETEC apreciamos que ciertas partes importantes de las
plantas no están dando los resultados que se esperan de ellas. Con el
afán de contribuir a la difusión de los últimos avances tecnológicos
RENOVETEC ha publicado recientemente el libro titulado:
' CENTRALES TERMOSOLARES CCP', Estado del arte en tecnología Termosolar ( www.renovetec.com).
| El lector encontrará información práctica sobre las mejores soluciones
técnicas, lo cual sin duda alguna contribuirá al incremento de la
calidad de las futuras plantas, y por supuesto de nuestra curva de
aprendizaje |
Contenidos Febrero 2011
TERMOSOLAR
EÓLICA
BIOMASA
CICLOS COMBINADOS
NOTICIAS
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EXPERTO EN CENTRALES TERMOSOLARES
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Precio del ciclo formativo completo: 2495 € + 18% IVA
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formativo avanzado y de especialización cuyo objetivo es la formación
de profesionales especializados en el diseño, construcción y
explotación de Centrales Termosolares.
El ciclo está compuesto por siete cursos:
Curso de diseño termosolar I: El campo solar (17 y 18 de Febrero)
Curso de diseño termosolar II: Sistema HTF y Ciclo Agua-Vapor (3 y 4 de Marzo)
Construcción de Centrales Termosolares (17 y 18 de Marzo)
Puesta en marcha de Centrales Termosolares (31/3 y 1/4)
Operación de Centrales Termosolares: eficiencia y optimización (14 y 15 de Abril)
Mantenimiento de Centrales Termosolares (5 y 6 de Mayo)
Permitting y gestión financiera de proyectos energéticos (23 y 24 de Mayo)
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