Análisis de un sistema energético a concentración solar integrado con calderas a biomasa

Abstract

Actualmente la producción de electricidad y calor a partir de recursos renovables como la biomasa sólida y la radiación solar son procesos maduros y atractivos a nivel mundial. La integración de un sistema energético a concentración solar (CSP) con una caldera alimentada a biomasa, representa una solución interesante para mejorar la flexibilidad y competitividad del sistema energético, aumentando consecuentemente el número de horas operativas equivalentes y disminuyendo el tamaño del campo solar. Por otra parte, el sistema energético integrado resulta más sostenible, y si el sistema se diseña correctamente puede conducir a mayores eficiencias. El sistema de almacenamiento de la energía térmica o Thermal Energy Storage (TES) juega un rol fundamental en la reducción de la operación intermitente de plantas energéticas de tipo CSP e híbridas. A pesar de estas ventajas, se requiere aún de gran trabajo con el fin de apoyar la difusión en el mercado de las plantas energéticas híbridas de tipo solar-biomasa, como demuestran el muy limitado número de instalaciones actuales, como por ejemplo, la planta Borges Termosolar en España. El presente estudio se enfoca en el análisis del rendimiento anual de una planta híbrida CSP – biomasa de 1 MWe, compuesta por colectores de tipo cilindro parabólicos con 2 tanques de almacenamiento térmico directo. La correcta ubicación de la planta es un aspecto importante en términos de factibilidad y sostenibilidad del sistema híbrido. La localidad de Brindisi en el Sur de Italia ha sido seleccionada como área objetivo, con el fin de investigar la potencial aplicación del sistema energético, debido a la disponibilidad local de los residuos naturales proveniente de la poda de los olivos y las condiciones favorables de radiación solar. La planta energética híbrida ha sido simulada con el software TRNSYS®, y el rendimiento de la caldera a rejillas móviles, ha sido modelado a través de un conjunto personalizado de funciones implementadas en MATLAB®. Las funciones de MATLAB se integran en TRNSYS, con el fin de simular todo el sistema. Las simulaciones demuestran la viabilidad del sistema híbrido, lo que resulta en un incremento del 70 % de las horas equivalentes respecto a una planta CSP sencilla, y con una reducción del 30% en la demanda de biomasa en comparación con una planta a biomasa.