Evaluación experimental de los tubos receptores en una planta termosolar de tecnología cilindroparabólica. Impacto en la producción eléctrica de una planta comercial

Abstract

Los tubos receptores son elementos clave en las plantas termosolares de tecnología cilindro parabólica, puesto que en ellos tiene lugar la conversión de energía solar en energía térmica, y por tanto, cabe esperar que su rendimiento tenga un impacto directo sobre la producción de energía eléctrica. El rendimiento de los tubos receptores está determinado por las condiciones de contorno y por sus propiedades ópticas, térmicas y mecánicas. Sin embargo, estas propiedades sufren una serie de degradaciones a lo largo de la vida útil de los tubos debido a los procesos habituales de operación y al entorno físico en el que se ubican las planta termosolares, disminuyendo el rendimiento de los tubos receptores. Debido a la poca o nula información experimental existente en la literatura esta tesis se plantea con el objetivo de estudiar la evolución de las prestaciones de los tubos receptores instalados en campo solar tras varios años de operación. Posteriormente, se calcula el impacto que los resultados obtenidos ejercen sobre la producción eléctrica final de una planta comercial. Para conseguir estos objetivos, la tesis comienza con un análisis del estado del arte. En el capítulo 3 se exponen los equipos de medida que se utilizan para realizar la evaluación de los tubos receptores. Algunos de los equipos son desarrollos específicos con una participación personal directa. Posteriormente, en el capítulo 4, se aborda la caracterización del ensuciamiento que experimentan los tubos receptores en operación. Para ello se desarrolla una metodología que permite obtener valores de ensuciamiento representativos para una planta comercial de 50 MW. En el capítulo 5 se aborda el estudio de la degradación óptica irreversible que sufren tanto la cubierta de vidrio como el coating selectivo del tubo absorbedor. A continuación, en el capítulo 6, se caracteriza de forma experimental el estado de vacío que presentan los receptores instalados en campo solar. Por último, en el capítulo 7 se desarrolla el modelo analítico completo de una planta termosolar de 140 MW, que permite simular la operación de la misma durante toda su vida útil. Este modelo incorpora un bloque referente al campo solar con un grado de detalle muy avanzado y que permite particularizar todas las propiedades de los tubos instalados en el campo solar. Las variables estudiadas en los capítulos anteriores y que caracterizan el comportamiento de los tubos receptores, se trasladan a este modelo para analizar el impacto sobre la producción eléctrica.