Estudio para la implementación de una central solar térmica considerando tecnologías de cilindro parabólico y torre solar en la Guajira

La diversificación de la matriz energética posibilita la implementación de energías renovables y no convencionales, las cuales permiten el aprovechamiento de los recursos y la disminución de los gases de efecto invernadero que ocasionan el cambio climático. El presente informe contempla el estudio p...

Full description

Autores:
Argumedo Quintero, Camila Andrea
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2019
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1503
Palabra clave:
Solar thermal energy engineering
Energy resources
Cost control
Investigations
Analysis
Solar thermal energy
Economic analysis
Levelized cost of energy
Solar tower
Ingeniería en energía térmica solar
Recursos energéticos
Control de costos
Investigaciones
Análisis
Energía solar térmica
Análisis económico
Costo nivelado de la energía
Torre solar
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openAccess
License
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El presente informe contempla el estudio para la implementación de una central solar térmica en el departamento de la Guajira tomando la tecnología torre solar con almacenamiento, siendo esta la seleccionada a través de la técnica de análisis multicriterio comparada con la tecnología cilindro parabólico, obteniendo la mayor puntuación de 10,55. Posteriormente, se realiza el dimensionamiento de la central implementando software System Advisor Model. Seguido de esto, para el análisis económico se calculó la inversión, costos asociados a la central y costo nivelado de la energía, con el objetivo de analizar la posibilidad de la implementación de este tipo de proyecto en ColombiaTabla de contenido INTRODUCCIÓN 5 1. OBJETIVOS 7 1.1 OBJETIVO GENERAL 7 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 7 2. METODOLOGÍA 8 3. ESTADO DEL ARTE 9 3.1 HISTORIA 9 3.2 ESTADO ACTUAL 10 4 MARCO TEORICO 13 4.1 ENERGIA SOLAR TÉRMICA 13 4.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO CENTRALES SOLARES TÉRMICAS 13 4.3 TIPOS DE CENTRALES SOLARES TÉRMICAS 14 4.3.1 CONCENTRADOR CILINDRO PARABÓLICO 15 4.3.2 CONCENTRADORES LINEALES DE FRESNEL 17 4.3.3 DISCOS PARABÓLICOS 18 4.3.4 TORRE O RECEPTOR CENTRAL 19 5 ANÁLISIS MULTICRITERIO 24 6 SELECCIÓN DE LA ZONA 28 7 DESCRIPCIÓN DE LA CENTRAL 31 7.1 FUNCONAMIENTO 31 7.2 CICLO DE POTENCIA 32 7.2.1RENDIMIENTO 34 7.2.2 POTENCIA MEDIA 35 7.2.3 POTENCIA NETA ESTIMADA EN EL DISEÑO 35 7.2.4 FACTOR DE CAPACIDAD 35 7.2.5 PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ANUAL 36 7.3 CAMPO SOLAR 36 7.4 TORRE Y RECEPTOR 37 7.5 PÉRDIDAS 38 7.6 FLUIDO DE TRANSFERENCIA 39 7.7 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO 40 7.8 SISTEMA DE CONTROL 41 7.9 USO DE AGUA 41 7.10 SISTEMAS DE CONVERSIÓN A LA RED 41 8 ANÁLISIS ECONÓMICO 43 8.1 INVERSIÓN 43 8.1.2 CÁLCULO PARA EL COSTO CAMPO SOLAR (SISTEMA DE CAPTACIÓN) 44 8.1.3 CÁLCULO PARA EL COSTO SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR EN TÉRMICA 44 8.1.4 CÁLCULO PARA EL COSTO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO TÉRMICO 46 8.1.5 CÁLCULO PARA EL COSTO DEL BLOQUE DE POTENCIA 46 8.2 CÁLCULO COSTO NIVELADO DE LA ENERGÍA 47 9 RESULTADOS 48 9.1 RESULTADOS CICLO DE POTENCIA 48 9.2 DISTRIBUCIÓN CAMPO SOLAR, TORRE Y RECEPTOR 48 9.3 CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO Y CANTIDAD DE SALES 49 9.4 INVERSIÓN 50 9.4.1 COSTO CAMPO SOLAR (SISTEMA DE CAPTACIÓN) 50 9.4.2 COSTO SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR EN TÉRMICA 50 9.4.3 COSTO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO TÉRMICO 52 9.4.4 COSTO DEL BLOQUE DE POTENCIA 53 9.4.5 COSTO TOTAL DE LA CENTRAL 54 9.5 COSTO NIVELADO DE LA ENERGÍA 55 9.6 INDICADORES DE RENTABILIDAD 56 10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 57 BIBLIOGRAFÍA 59 ANEXOS 56 ANEXO 1 Flujo de caja 56PregradoThe diversification of the energy matrix enables the implementation of renewable and non-conventional energies, which allow the use of resources and the reduction of greenhouse gases that cause climate change. This report contemplates the study for the implementation of a solar thermal power plant in the department of La Guajira taking solar tower technology with storage, selected through the technique of multicriteria analysis compared with the parabolic cylinder technology, obtaining the highest score. Subsequently, the sizing of the plant is carried out by implementing System Advisor Model software. Following this, for the economic analysis, the investment, costs associated with the power plant and level cost of energy were calculated, with the objective of analyzing the possibility of implementing this type of project in ColombiaModalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio para la implementación de una central solar térmica considerando tecnologías de cilindro parabólico y torre solar en la GuajiraStudy for the implementation of a solar thermal power plant considering parabolic cylinder and solar tower technologies in La GuajiraIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPSolar thermal energy engineeringEnergy resourcesCost controlInvestigationsAnalysisSolar thermal energyEconomic analysisLevelized cost of energySolar towerIngeniería en energía térmica solarRecursos energéticosControl de costosInvestigacionesAnálisisEnergía solar térmicaAnálisis económicoCosto nivelado de la energíaTorre solarArgumedo Quintero, Camila Andrea (2019). Estudio para la implementación de una solar térmica considerando tecnologías de cilindro parabólico y torre solar en la Guajira. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABA. Kassem, K. Al-Haddad, D. Komljenovic, and A. Schiffauerova, “A value tree for identification of evaluation criteria for solar thermal power technologies in developing countries,” Sustain. Energy Technol. Assessments, vol. 16, pp. 18–32, 2016.A. Ríos, “Evaluación de Proyectos Energía Renovable y Eficiencia Energética : Finanzas de Cambio Climático.”C. Espejo Marín and R. García Marín, “La energía solar termoeléctrica en España,” vol. 30, no. 2, pp. 81–105, 2010.D. R. Buck et al., “‘Sistemas de torre solar - Estado y Perspectica,’” 2014.D. Y. Goswami, Principles of Solar Engineering, vol. 122, no. 2. 2015.Deparatamento de planeación nacional, “Actualización de la tasa de rendimiento del capital en Colombia bajo la metodología de Harberger,” 2018.E. Navarro, M. Tutor, F. Javier, and P. Lucena, “Situación tecnológica actual de centrales termosolares,” 2016.Fernández and V., “Distribuciones de Flujo Radiante en Sistemas Concentradores de Radiación Solar. Aplicación al Desarrollo de un Código de Simulación, SolVer,” 2004.H. Joga López, “DISEÑO DE UNA PLANTA TERMOSOLAR DE RECEPTOR CENTRAL CON SALES FUNDIDAS COMO FLUIDO DE TRABAJO Y SISTEMA DE ALMACENAMIENTO,” 2012.IDAE, “Evalualuación del potencial de energía solar termoeléctrica. 2011-2020,” 2011.IDEAM, “Atlas de Radiación Solar de Colombia.”IRENA, “RENEWABLE ENERGY TECHNOLOGIES: COST ANALYSIS SERIES(Concentrating Solar Power),” vol. 1, no. 2, 2012.J. Wang, Y. Jing, C. Zhang, and J. Zhao, “Review on multi-criteria decision analysis aid in sustainable energy,” vol. 13, pp. 2263–2278, 2009.K. Lovegrove and W. Stein, Concentrating solar power technology. 2012.N. Blair et al., “System Advisor Model (SAM) General Description System Advisor Model (SAM) General Description (Version 2017.9.5 ),” Natl. Renew. Energy Lab., no. 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