4 Análisis de costes
4.2.2 Coste de inversión total
El coste total de inversión de la central de referencia definida para la tecnología de canal parabólico es de 316 millones de euros, aproximadamente. En la Figura 2 se presenta el porcentaje que el coste de inversión de cada uno de los principales subsistemas funcionales de la central representa en relación con dicho coste total, así como la fracción del coste total que represen- tan los costes generales asociados a la ejecución del proyecto de construcción, puesta en marcha y opera- ción de la central eléctrica termosolar como proyecto llave en mano.
Figura 2. Desglose de costes de la inversión total de la central de canal parabólico de referencia
Desglose del coste total de inversión
Sistema de captación de la energía solar Sistema de conversión de la energía solar en térmica Sistema de almacenamiento de la energía térmica Bloque de potencia Ingeniería y margen EPC
15%
39%
12% 21%
Análisis de costes
Como puede observarse, los subsistemas directa- mente relacionados con componentes específicos de las tecnologías termosolares, es decir, los subsistemas de captación de la energía solar, de conversión de dicha energía en energía térmica y de almacenamiento de energía térmica, suponen más de la mitad del coste completo de inversión de la central. En la Tabla 3 se presentan los cos- tes de cada uno de los subsistemas funcionales de la central de forma numérica para el caso de referencia objeto de este análisis.
Tabla 3. Costes totales de inversión de la central de canal parabólico de referencia
Concepto Importe (millones de euros)
Sistema de captación de la energía solar 122,45 Sistema de conversión de la energía solar en térmica 46,62 Sistema de almacenamiento de la energía térmica 38,29 Bloque de potencia 66,00 Ingeniería y margen EPC 42,73
Total 316,11
A continuación se describen con mayor profundi- dad los subsistemas considerados, desglosando nuevamente sus costes con el fin de aclarar la re- percusión de los diferentes componentes en la inversión total.
Desglose de los costes de inversión por subsistemas funcionales
Sistema de captación de la energía solar
Uno de los subsistemas con mayor repercusión en el coste de inversión total de la central, concre- tamente el sistema con mayor peso (39%), es el sistema de captación y concentración de la ener- gía solar, que comprende básicamente todos los elementos de los captadores de canal parabólico necesarios para concentrar la energía solar sobre los tubos absorbedores.
Básicamente, este subsistema está formado por los espejos que forman el captador y por la es- tructura metálica que posibilita la disposición de los espejos según la geometría de canal parabóli- co, así como los sistemas de posicionamiento que permiten el seguimiento del sol. Sin embargo, el desglose de costes que se presenta a continua- ción (ver Figura 3) tiene en cuenta, no sólo los componentes solares específicos, sino también el resto de elementos, actuaciones y trabajos de montaje necesarios para la instalación del cam- po solar.
Figura 3. Desglose de los costes del sistema de captación de la energía solar para la central de canal parabólico de referencia
Sistema de captación de energía solar
Espejos Estructuras metálicas Sistemas de posicionamiento Movimiento de tierras Cimentación Montaje Nave de montaje 10% 2% 33% 17% 16% 3% 19%
En la figura, se puede comprobar cómo los elemen- tos de mayor impacto en el coste del sistema son los relacionados directamente con la tecnología
IDAE-AICIA-CENER-IDOM
60
termosolar: la estructura metálica (33%) y los es- pejos (16%).
La Tabla 4 muestra los valores numéricos concretos para el subsistema considerado.
Tabla 4. Costes de inversión del sistema de captación de la energía solar para la central de canal parabólica de referencia (millones de euros)
Sistema de captación de la energía
solar 119,43 Espejos 19,38 Estructuras metálicas 38,77 Sistemas de posicionamiento 4,22 Movimiento de tierras 11,63 Cimentación 19,39 Montaje 23,26 Nave de montaje 2,77
Sistema de conversión de la energía solar en energía térmica
El segundo de los subsistemas que se analiza, cuya repercusión en el coste total de la central de refe- rencia es uno de los mayores (15%), es el dedicado a la conversión de la energía solar concentrada en energía térmica del fluido de trabajo. Las partes fundamentales de este sistema son los tubos absor- bedores (tubos de vacío), que reciben la radiación solar y la absorben en forma de energía térmica, y el aceite térmico, que evacúa el calor de los tubos al circular por su interior. Sin embargo, además de estos dos componentes es necesaria también toda la infraestructura relacionada, que comprende des- de la unión de los tubos absorbedores, formada por las juntas rotativas y resto de tuberías de los lazos, el sistema de trasiego del aceite, en el cual se in- cluyen tanto las tuberías o colectores principales como los sistemas de impulsión, tanques, filtrado y demás, hasta otros sistemas como la protección contra incendios y el sistema de inertización, es- trechamente relacionados con el aceite térmico. Además se ha incluido en este sistema el de apoyo auxiliar mediante calderas de gas natural, ya que su función es calentar el aceite y, por tanto, tiene una relación directa con este subsistema de con- versión térmica.
En la siguiente figura (Figura 4) se presenta el des- glose de costes del sistema de conversión de la energía solar en térmica y se observa cómo los componentes de mayor repercusión son los tubos absorbedores, que representan un 44% del total y, una vez más, son los componentes más específicos de la tecnología termosolar.
Figura 4. Desglose de los costes del sistema de conversión de la energía solar en térmica para la central de canal parabólico de referencia
Sistema de conversión de energía solar en térmica
Aceite térmico Tubos absorbedores Juntas rotativas
Tuberías, valvulas y accesorios unión entre lazos
Sistema de trasiego de aceite (filtros, tuberías, bombas, tanques, montaje) Sistema de purificación del aceite Sistema de protección contra incendios (bombas y tuberías) Sistema de inertización Calderas de gas natural
5% 1% 1% 44% 30% 7% 4% 2% 6%
En la Tabla 5 se presentan los valores concretos del coste de inversión para este subsistema.
Análisis de costes
Tabla 5. Costes de inversión del sistema de conversión de la energía solar en térmica para la central de canal parabólica de referencia (millones de euros)
Sistema de conversión de la energía solar en térmica 46,62
Aceite térmico 3,54 Tubos absorbedores 20,55 Juntas rotativas 0,67 Tuberías, válvulas y
accesorios unión entre lazos 2,14 Sistema de trasiego de
aceite (filtros, tuberías,
bombas, tanques, montaje) 13,92 Sistema de purificación del
aceite 0,38
Sistema de protección contra incendios (bombas y
tuberías) 1,82
Sistema de inertización 0,94 Calderas de gas natural 2,65
Sistema de almacenamiento de la energía térmica Una vez se han presentado los datos referen- tes a los subsistemas dedicados a la captación y conversión de la energía solar en térmica, se presenta el sistema de almacenamiento de dicha energía, cuyo impacto en el coste total de la cen- tral es menor al de los anteriores, un 12%. Este sistema, dada la tecnología de referencia consi- derada, se compone básicamente de dos tanques de sales fundidas que pueden almacenar cerca de 300 GWh de energía para su posterior utilización. Como es de esperar, los componentes principales del sistema son las sales fundidas y el sistema de trasiego de las mismas. Además, se han incluido los intercambiadores de calor entre las sales y el aceite y también los elementos necesarios para el montaje inicial del sistema, el sistema de lle- nado y la obra civil.
El desglose del sistema de almacenamiento se presenta en la Figura 5. Se puede ver cómo el componente de mayor impacto en el coste total
es el propio medio de almacenamiento, las sa- les fundidas, que representan el 43% del coste total.
Figura 5. Desglose de los costes del sistema de almacenamiento de la energía térmica para la central de canal parabólica de referencia Sistema de almacenamiento de la energía térmica
Medio de almacenamiento térmico (sales)
Sistema de trasiego de sales (tanques, bombas, tuberías, etc.) Sistema de intercambiadores de calor Sistema de llenado inicial
Obra civil 33% 43% 8% 3% 13%
Se puede observar cómo, además de las propias sales fundidas, el sistema de trasiego de las mis- mas, formado por los dos tanques necesarios, caliente y frío, las bombas de impulsión de las sa- les, las tuberías necesarias, etc., tiene un peso casi tan relevante como las propias sales para el caso de referencia considerado, un 33%. Como es lógi- co, el coste de las sales es lineal con la cantidad de las mismas, sin embargo, cabe notar que el siste- ma de trasiego es más estático con la cantidad de sales y, por tanto, el desglose de costes para sis- temas con diferente capacidad de almacenamiento puede variar considerablemente.
En la Tabla 6 se presentan, una vez más, los cos- tes concretos del sistema de almacenamiento de la energía térmica considerado.
IDAE-AICIA-CENER-IDOM
62
Tabla 6. Costes de inversión del sistema de almacenamiento de la energía térmica para la central de canal parabólica de referencia (millones de euros)
Sistema de almacenamiento de la
energía térmica 38,29
Medio de almacenamiento térmico
(sales) 16,39
Sistema de trasiego de sales (tanques,
bombas, tuberías, etc.) 12,60 Sistema de intercambiadores de calor 5,10 Sistema de llenado inicial 1,20
Obra civil 3,00
Bloque de potencia
El último de los subsistemas funcionales es el dedi- cado a la conversión de la energía térmica en energía eléctrica, conocido habitualmente como bloque o isla de potencia. Este sistema es el más convencional o menos específico de la tecnología termosolar, sin embargo su peso en la inversión total es muy conside- rable, suponiendo en la central de referencia el 21%. Este sistema se compone básicamente del intercambiador de calor, el bloque de potencia propiamente dicho y los sistemas auxiliares. El intercambiador de calor aceite/vapor se podría incluir en el bloque de potencia por afinidad, sin embargo se ha optado por analizarlo por separa- do debido a la importante repercusión que tiene en el desglose de costes. Es conveniente, ade- más, establecer los componentes que se incluyen tanto en subsistema llamado “Equipos rotatorios y mecánicos” como en los “Sistemas auxiliares”. Básicamente, los equipos rotatorios y mecánicos, tal como se ha considerado en este estudio, con- sisten en los siguientes componentes:
• Turbina de vapor. • Alternador.
• Precalentadores de alta y baja presión. • Bombas.
• Degasificador.
• Tanque de suministro.
Por otro lado, los sistemas auxiliares comprenden los siguientes elementos:
• Torres de refrigeración.
• Bombas del sistema de refrigeración.
• Tanques atmosféricos y presurizados. • Aire presurizado.
• Sistemas generales (tratamiento de aguas y efluentes, sistema de nitrógeno, equipamiento de tratamiento de aguas y efluentes, muestreo químico, etc.).
• Equipamiento de instrumentación y control. En la Figura 6 se muestra el desglose de costes del bloque de potencia en función de estos tres subsis- temas, incluyendo además el coste de la obra civil necesaria.
Figura 6. Desglose de los costes del sistema del bloque de potencia para la central de canal parabólica de referencia
Sistema de conversión de energía térmica en eléctrica
Intercambiador de aceite/vapor Equipos rotatorios y mecánicos Sistemas auxiliares (BOP) Obra civil
27%
40%
15% 18%
En la Tabla 7 se muestra como referencia la cuantía de estos costes para el caso considerado.
Tabla 7. Costes de inversión del sistema de conversión de la energía térmica en eléctrica para la central de canal parabólica de
referencia (millones de euros) Sistema de conversión de la energía
térmica en eléctrica 66
Análisis de costes
(Continuación)
Bloque de potencia 26
Sistemas auxiliares (BOP) 18
Obra civil 10
Por último, se presenta en el siguiente sub-apar- tado la tabla completa de costes de inversión así como los precios y magnitudes concretas que lle- van a obtener los costes desglosados hasta este punto.
Detalle del modelo de costes de inversión
Tabla 8. Detalle del modelo de inversión de la central de canales parabólicos de referencia (euros)
Sistema de captación de la energía solar 122.458.224
Espejos 35,00 Euros/m2 apertura 553.920 m2 19.387.200
Estructuras metálicas 72,00 Euros/m2 apertura 553.920 m2 39.882.240
Sistemas de posicionamiento 6.600,00 Euros/unidad 640 unidades 4.224.000 Movimiento de tierras 21.00 Euros/m2 apertura 553.920 m2 11.632.320
Cimentación 37,00 Euros/m2 apertura 553.920 m2 20.495.040
Montaje 43,00 Euros/m2 apertura 553.920 m2 23.818.560
Nave de montaje 5,45 Euros/m2 apertura 553.920 m2 3.018.864
Sistema de conversión de la energía solar en térmica 46.622.152
Aceite térmico 2,83 Euros/kg 1.250.767 kg 3.539.672
Tubos absorbedores 892,00 Euros/tubo 23.040 tubos 20.551.680 Juntas rotativas 190,00 Euros/unidad 3.520 unidades 668.800 Tuberías, válvulas y accesorios unión
entre lazos 13.400,00 Euros/lazo 160 lazos 2.144.000
Sistema de trasiego de aceite (filtros,
tuberías, bombas, tanques, montaje) 87.000,00 Euros/lazo 160 lazos 13.920.000 Sistema de purificación del aceite 380.000,00 Euros/unidad 1 unidades 380.000
IDAE-AICIA-CENER-IDOM
64
(Continuación)
Sistema de protección contra
incendios (bombas y tuberías) 11.400,00 Euros/lazo 160 lazos 1.824.000 Sistema de inertización 5.900,00 Euros/lazo 160 lazos 944.000 Calderas de gas natural 53,00 Euros/kWt nominales 50.000 kWt 2.650.000
Sistema de almacenamiento de la energía térmica 38.295.849
Medio de almacenamiento térmico
(sales) 0,72 Euros/kg 22.772.012 kg 16.395.849
Sistema de trasiego de sales
(tanques, bombas, tuberías, etc.) 42,00 Euros/kWhe capacidad 300.000 kWhe 12.600.000 Sistema de intercambiadores de calor 17,00 Euros/kWhe capacidad 300.000 kWhe 5.100.000 Sistema de llenado inicial 4,00 Euros/kWhe capacidad 300.000 kWhe 1.200.000 Obra civil 10,00 Euros/kWhe capacidad 300.000 kWhe 3.000.000
Bloque de potencia 66.000.000
Intercambiador aceite/vapor 240,00 Euros/kW 50.000 kWe 12.000.000 Equipos rotatorios y mecánicos 520,00 Euros/kW 50.000 kWe 26.000.000 Sistemas auxiliares (BOP) 360,00 Euros/kW 50.000 kWe 18.000.000
Obra civil 200,00 Euros/kW 50.000 kWe 10.000.000
Ingeniería y margen EPC 42.732.914
Ingeniería PeM 1.501.287
Margen EPC (17%) 41.231.627
TOTAL 316.109.138
Una vez descritos los costes de inversión de la central de referencia, los subsistemas en los que se descompone y el desglose de costes de estos subsistemas, se puede pasar a presentar la evolu- ción estimada de los costes a lo largo del periodo 2010-2020.