Curs Tècnic de Càlcul, Disseny i Simulació de Plantes Solars Termoelèctriques

Gairebé amb total certesa, es podria afirmar que l"Energia Solar Termoelèctrica (també coneguda com Energia Termosolar o Energia Solar de Concentració), és fins ara la menys coneguda d"entre les tres formes actuals d"aprofitar l"energia del Sol. En efecte, l"energia solar tèrmica i fotovoltaica han tingut afortunadament una formidable expansió en els últims anys, i ja són parteix integrant de la nostra vida quotidiana: producció d"ACS, suport a calefacció, climatització de piscines, generació d"electricitat per a consum propi o venda a la xarxa... són una mostra dels beneficis obtinguts amb aquestes aplicacions. No obstant això, existeix un tercer vessant tecnològic, que permet la generació d"electricitat en plantes de gran potència, equiparable a centrals de producció d"energia convencional, però amb els beneficis mediambientals de les energies renovables .

Sent conscients de la complexitat que pot implicar l"adquirir per separat coneixements de certes tecnologies, en ACEDIS hem realitzat un important esforç de síntesi per confeccionar un curs eminentment descriptiu, rigorós i al mateix temps accessible per a tots, que sigui capaç d"englobar els fonaments de la Energia Solar Termoelèctrica amb una metodologia docent de fàcil assimilació.

D"aquesta manera, ens enorgullim d"oferir al nostre alumnat un treball pràcticament pioner a Espanya, amb el qual perseguim facilitar al màxim la comprensió i difusió d"aquesta tecnologia. Per tant, a manera de resum, podríem afirmar que amb aquest curs no s"ha pretès desenvolupar un programa d"alt nivell teòric per a persones amb estudis previs profunds, sinó més aviat impartir un curs des dels nivells bàsics per anar adquirint progressivament sòlids coneixements de base que permetin al futur professional del sector:

• Conèixer amb rigor els principis físics de funcionament de cadascuna de les tecnologies vinculades a la Energia Termosolar.




• Disposar d"informació de primera mà sobre les solucions desenvolupades fins avui, estudiant projectes emblemàtics reals, així com de les futures línies d"investigació i desenvolupament en les quals s"està treballant.




• Accedir a la legislació d"aplicació per a aquest tipus d"instal·lacions de gran potència, preveure la seva possible evolució futura i analitzar el seu estudi i execució des de la perspectiva de la prevenció de riscos laborals.




• Assimilar els inequívocs avantatges econòmics i mediambientals d"aquesta font renovable d"energia.




• Disposar de recursos informàtics addicionals que permetin facilitar els càlculs necessaris per al dimensionament de plantes termosolares.




• Aprendre els criteris i mètodes que s"apliquen per a la instal·lació i manteniment d"aquest tipus de plantes energètiques.




• Capacitar a l"alumne, de manera completa i rigorosa, per confeccionar un projecte d"enginyeria sobre energia termosolar, abastant totes i cadascuna de les seves fases.

Des del punt de vista professional, el futur que se li augura a la Energia Solar Termoelèctrica és immillorable: no en va, existeixen al nostre país diverses desenes de centrals de potència d"aquesta índole que estan ja construïdes, en fase de construcció o projectades per als propers anys.

Tenir uns sòlids i específics coneixements sobre la Energia Solar Termoelèctrica pot ser un factor clau per a una futura incorporació laboral a aquest nou nínxol d"ocupació.

MATERIAL D"ESTUDI

El Temari està estructurat en Mòduls i aquests al seu torn en Unitats Didàctiques, i l"alumne disposarà d"ell en tot moment en tres formats:

Curs dirigit a Enginyers Tècnics i Superiors; a titulats de F.P. de branques tècniques com a Electricitat, Electrònica o Automatització; comandaments intermedis i gerents d"empreses vinculades al sector de l"energia; i de forma genèrica, a tot aquell que desitgi introduir-se professionalment en el sector de l"Energia Solar Termoelèctrica.

MÒDUL I: FONAMENTS DE L"ENERGIA SOLAR TERMOELÈCTRICA

Unitat 01.- Introducció.

1.1 Problemàtica ambiental i paper de les energies renovables
1.2 Tipus d"aprofitament de l"energia solar
1.3 Història i situació actual de l"energia solar a Espanya
1.4 Energètica i geometria solar
1.5 Radiació directa i difusa: aparells de mesura
1.6 El cinturó solar

Unitat 02.- Sistemes termosolares de concentració:

2.1 Fonament termodinàmic de l"energia solar termoelèctrica
2.2 Cicles termodinàmics aplicats a energia solar termoelèctrica
2.3 Plantes d"energia termoelèctrica convencional
2.4 Tecnologies termosolares: baixa, mitjana i alta temperatura
2.5 Factor de concentració de la radiació solar
2.6 Còniques i cuádricas notables: propietats geomètriques
2.7 Concentradors cilindre-parabòlics, lents lineals de 2.8 Fresnel, captadors de disc i de torre central
2.9 Xemeneies solars

Unitat 03.- Helióstatos: sistema de seguiment:

3.1 Orientació i inclinació dels captadors termoelèctrics
3.2 Fonaments del seguiment solar
3.3 Seguiment en col·lectors cilindre-parabòlics
3.4 Seguiment en discos parabòlics i en centrals de torre

Unitat 04.- Fluid caloportador de treball:

4.1 Característiques tèrmiques del fluid caloportador
4.2 Fluids utilitzats en l"actualitat

Unitat 05.- Emmagatzematge i hibridació de potència

5.1 Característiques i avantatges de l"emmagatzematge tèrmic
5.2 Tipologies d"emmagatzematge tèrmic
5.3 Hibridació d"instal·lacions termosolares amb altres tecnologies

Unitat 06.- Conversió de potència elèctrica i sistemes auxiliars

6.1 Conduccions, aïllaments i grups d"impulsió
6.2 Compressors, bufadors i turbines
6.3 Valvulería industrial
6.4 Bescanviadors de calor
6.5 Conversió elèctrica: generador
6.6 Regulació, control i monitoratge de sistemes termosolares

Unitat 07.- Aspectes economicofinancers de la solar termoelèctrica:

7.1 Distribució de costos actuals i perspectives de creixement
7.2 Comparació de tecnologies
7.3 Posicionament al mercat elèctric espanyol

Unitat 08.- Futures línies de R+D solar termoelèctrica

8.1 Optimització de tecnologies i minoració de costos
8.2 Generació directa de vapor
8.3 Millora dels algorismes de control: lògica difusa
8.4 Anàlisi exergético
8.5 Aplicacions addicionals: producció d"hidrogen

ANNEXO Normativa i legislació d"aplicació

- Règim de producció especial: RD 661/2007
- Pla d"Energies Renovables: PER 2005-2010

MÒDUL II: CÀLCUL, DISSENY I SIMULACIÓ D"INSTAL·LACIONS D"ENERGIA TERMOSOLAR

Unitat 01.- Criteris bàsics de disseny de plantes termosolares

1.1 Introducció
1.2 Grandària d"unitats funcionals i ubicació seleccionada
1.3 Disseny conceptual: sistemes i elements
1.4 Comparativa energia solar termoelèctrica vs fotovoltaica
1.5 Realitat industrial i oportunitat històrica per a Espanya

Unitat 02.- Projectes emblemàtics en energia termosolar

2.1 Plantes SEGS
2.2 Plataforma Solar d"Almeria
2.3 Nevada Solar One
2.4 Andasol-1
2.5 Alvarado-1
2.6 Ibersol Puertollano
2.7 Gemasolar
2.8 Port Errat-2
2.9 Desertec

Unitat 03.- Anàlisi termodinàmica de plantes termosolares

3.1 Màquines tèrmiques
3.2 Superfície d"estat i diagrames termodinàmics
3.3 Fluids condensables i diagrames d"Izart i Mollier
3.4 Cicle de Carnot
3.5 Cicle de Rankine
3.6 Cicles regeneratius
3.7 Equacions de balanç: particularización per a processos estacionaris
3.8 Expressions addicionals per a l"estudi del cicle de Rankine
3.9 Cicle Stirling de simple i doble efecte
3.10 Cicle Brayton
3.11 Rendiment i pèrdues

Unitat 04.- Anàlisi fluídico de plantes termosolares

4.1 Flux laminar i turbulento en conductes circulars: ddiagrama de Moody
4.2 Flux laminar en conductes no circulars
4.3 Flux en seccions no circulars: pèrdues de càrrega en singularitats
4.4 Bombes centrífugues: triangles de velocitats, altures i parell motor
4.5 Equació general de les bombes centrífugues i corba característica
4.6 Variació de les corbes característiques: superfície característica i pujol de rendiments
4.7 Punt de funcionament d"una bomba i zones d"inestabilitat
4.8 Potències i rendiments de les bombes centrífugues
4.9 Cavitació i altures rellevants de bombes centrífugues
4.10 Acoblament en sèrie i paral·lel de bombes centrífugues

Unitat 05.- Estudi de sistemes elèctrics

5.1 Dades de partida i condicions de disseny generals
5.2 Sistema de generació elèctrica, centre de força i de control
5.3 Motors
5.4 Serveis essencials
5.5 Cables, canalitzacions i posada a terra
5.6 Enllumenat, preses de corrent i proteccions elèctriques
5.7 Motors de seguidors solars

Unitat 06.- Càlcul mecànic

6.1 Materials de construcció: formigons, morters i acers
6.2 Tipus de solicitacions
6.3 Càlcul d"esforços i deformacions estructurals
6.4 Fonamentació dels tancs d"emmagatzematge
6.5 Fonamentació dels bescanviadors de calor

Unitat 07.- Parts constitutives del projecte d"enginyeria

7.1 Necessitat i importància del projecte: càlcul i disseny previ
7.2 Definició
7.3 Avantprojecte
7.4 Memòria descriptiva, càlculs justificatius, planificació temporal del projecte i estudi d"impacte ambiental
7.5 Plànols d"enginyeria bàsica i de detall
7.6 Plec de condicions
7.7 Pressupost
7.8 Estudi de viabilitat economicofinancera

Unitat 08.- Estudi de seguretat i salut

8.1 Introducció
8.2 Objectius i abast de l"estudi
8.3 Dades generals de prevenció
8.4 Dades de l"obra
8.5 Normes de seguretat durant la realització de treballs
8.6 Anàlisis i avaluació de riscos

Unitat 09.- Eines informàtiques de càlcul, disseny i simulació

9.1 Introducció
9.2 SENSOL
9.3 SOLTRACE
9.4 THERMOFLOW
9.5 TRNSYS I STEC
9.6 IPSEPRO
9.7 SOLARIS
9.8 GREENIUS FREE I THROUGH VIEW