Futuros desarrollos para plantas de torre

5.4.2.1. Planta solar de gran potencia TC GRAN

Dentro de los continuos trabajos de investigación orientados a conse- guir la reducción del coste de generación de energía eléctrica termo- solar, el equipo de ingenieros del Departamento de Negocio Solar de SENER lleva a cabo el proyecto TC-GRAN. El objetivo es el desarrollo de tecnología para una planta termosolar de torre central con recep-

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tor de sales de gran potencia, con la que se espera conseguir una reducción significativa del coste de generación eléctrica termosolar actual.

Este proyecto será un paso más para favorecer el despliegue de la tecnología de torre central con receptor de sales fundidas, una tec- nología que, según numerosos estudios realizados en el sector de las energías renovables, será más eficiente que la tecnología cilindro pa- rabólica, una vez que haya sido suficientemente desarrollada e im- plantada.

En el marco del presente proyecto se van a desarrollar tecnologías pioneras de soporte al diseño, construcción y operación de centrales con fundamento en tecnología de torre central con receptor de sa- les fundidas. Estos desarrollos tecnológicos, aunque liderados por SE- NER, cuentan con la participación de otras empresas especializadas en distintos componentes, equipos o sistemas, como BATZ, Sociedad Cooperativa, HERLOGAS, S.A., Industria de Tuberías Aeronáuticas, S.A., Microelectrónica MASER, S.L., MTS Valves and Technology, S.L., y también Torresol Energy.

TC-GRAN se enmarca dentro de los proyectos ETORGAI 2010 del Go- bierno Vasco. SENER prevé finalizar el proyecto a finales de 2012. La consecución de los objetivos técnicos del proyecto TC-GRAN re- quiere de profundos procesos de indagación, estudio, diseño y desa- rrollo de nuevas posibilidades dentro de cada una de las áreas que conforman la planta y su funcionamiento, a todos los niveles y en su conjunto en general:

— Receptor de sales fundidas con mayor potencia que la del recep- tor actual.

— Campo solar, con avances relativos al desarrollo de un nuevo he- liostato y también para todos los aspectos necesarios para la ali- mentación, las comunicaciones y el sistema de control asociados. — Sistema de sales fundidas, que ha de contemplar dos parámetros

básicos diferentes del que existe en la actualidad: un mayor cau- dal y una mayor presión.

— Simulación avanzada de la planta: para maximizar las prestacio- nes de la planta es necesario disponer de una herramienta avan- zada de simulación que permita definir modos de operación más

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Gemasolar:generación 24 horas al día mediante torre central y almacenamiento…

ajustados al límite de las prestaciones de los componentes y prever las necesidades de diseño para su implementación, así como para optimizar los modos de operación para el máximo aprovecha- miento del sistema.

5.4.2.3. Sistema de limpieza de heliostatos HECTOR

Las plantas de receptor central de torre constan de un gran núme- ro de heliostatos cuya superficie reflectante, compuesta por espejos, concentra los rayos solares en el receptor, ubicado en lo alto de una torre. Mantener la reflectividad máxima de los espejos es de gran im- portancia para optimizar el aprovechamiento de la energía solar. Uno de los factores que mayor impacto negativo tiene en la reflectivi- dad es la suciedad de los espejos. Limpiarlos es, por tanto, una labor de mantenimiento básica en los campos solares, con una incidencia directa sobre la producción eléctrica de la planta.

Los procesos de limpieza de plantas solares se están empezando a definir ahora, que es cuando las plantas están entrando en operación y, por tanto, necesitan incorporar sistemas de limpieza. Cada planta tiene necesidades distintas ya que su grado de suciedad, que impone las pautas de limpieza, depende de numerosos factores como es su lo- calización, perfil de la geografía, flora local, etc. La empresa Torresol Operación y Mantenimiento está especializada en la explotación de plantas termosolares y tiene como objetivo no sólo contar con la tec- nología termosolar de referencia, sino también con el conocimiento y las técnicas específicas que permiten operar y mantener las plantas CSP de una forma óptima y eficiente. Es por ello que se busca el de- sarrollo de soluciones innovadoras que optimicen las operaciones de limpieza, una de las labores fundamentales del mantenimiento de la planta con una incidencia directa en la producción.

SENER ha patentado, diseñado y desarrollado HECTOR (acrónimo de HEliostat Cleaning Team Oriented Robot), un innovador sistema de limpieza para heliostatos. Este sistema consiste en una flota de robots, en la que cada uno de los robots es capaz de limpiar de forma totalmente autónoma un heliostato completo. El operario rea- liza labores de distribución, soporte y mantenimiento de la flota de robots. Este concepto permite realizar una limpieza simultánea de los heliostatos mediante robots que trabajan en paralelo asistidos por

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un único operario, lo que optimiza el proceso y minimiza los costes de operación.

Gracias a su novedoso diseño, HECTOR consigue un excelente grado de limpieza con un mínimo consumo de agua, como han validado las pruebas realizadas en la planta Gemasolar.

Características de HECTOR

Se trata de un robot que consta principalmente de un innovador sis- tema de limpieza, un sistema de tracción, un depósito de agua, bate- ría de alimentación, sensores y un software de guiado, navegación y control que le permite recorrer de forma autónoma, sin necesidad de intervención humana y sin cables que lo alimenten desde el exterior, toda la superficie del heliostato, realizando la labor de limpieza con gran calidad al desplazarse sobre la misma y sin dañar la superficie espejada, con un consumo de agua mínimo. Está diseñado para po- der limpiar de noche, sin afectar a la captación y al a producción de energía diurna, aprovechando la posición horizontal nocturna de los heliostatos por lo que la producción de la planta no se ve afectada. De este modo, no requiere maniobras de posicionamiento especiales.

Funcionamiento del sistema

El sistema consiste en un vehículo que alberga una flota de robots. El vehículo es manipulado por un operario encargado de distribuir los robots sobre los heliostatos y recogerlos posteriormente para ubicarlos sobre un nuevo heliostato, así como de su reabastecimiento de agua. De esta forma, se consigue una alta capacidad de limpieza, ya que el operario realiza tareas de soporte encaminadas a la distribución efi- ciente de los robots en los heliostatos y su recarga, siendo los robots los que realizan la labor de limpieza de un gran número de heliostatos en paralelo. De este modo, el número de heliostatos que limpia el sistema es superior al que podría abarcar el mismo operario con un sistema de limpieza convencional, basado en un vehículo de gran tonelaje con útil de limpieza, que sólo permite la limpieza consecutiva de los heliostatos, uno a uno.

Cada robot recorre de forma autónoma la superficie completa del heliostato. Este estrecho contacto con la superficie permite conseguir

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Gemasolar:generación 24 horas al día mediante torre central y almacenamiento…

un grado de limpieza máximo y homogéneo de toda el área sin dañar los espejos y sin apenas consumo de agua.

El robot funciona con baterías con autonomía suficiente para limpiar varios heliostatos. Cada uno tiene integrada su propia batería que se puede cambiar con facilidad y se carga al finalizar la jornada de lim- pieza de igual manera que lo hace la batería de un móvil.

Ventajas del sistema HECTOR frente a los actuales

La principal innovación tecnológica se centra en que su proceso de limpieza es autónomo y distribuido. Este concepto es altamente inno- vador en el campo de la limpieza CSP ya que los sistemas convencio- nales consisten habitualmente en soluciones concentradas basadas en vehículos de gran tonelaje operados.

Las principales ventajas frente a otras soluciones convencionales son: • Alta calidad de limpieza, que consigue y mantiene muy altos niveles

de reflectividad gracias a su cepillado constante y uniforme, lo que repercute directamente en la producción de la planta.

• Mínimo consumo de agua, menos del 5% del consumo de otros sis- temas, lo que representa un factor clave debido a la localización de las plantas CSP en emplazamientos con escasez de agua. • Evita daños en los espejos, gracias a la independencia en la limpie-

za de las capacidades humanas.

• El operario realiza tareas de distribución y reabastecimiento, lo que permite que un mismo operario supervise la limpieza de varios he- liostatos.

• Sistema fácilmente escalable y robusto ante fallo simple.

• En operación nocturna no necesita de posicionamiento especifico de los heliostatos, evitando daños en los mismos y ahorrando ener- gía.

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