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Organización Latinoamericana de Energía Viceministerio de Minas y Energía, Ministerio de Obras Públicas de Paraguay 1er Taller Regional de Electricidad Perspectivas de la Utilización de Energías renovables Sistemas Termosolares a Concentración para Generación de Electricidad Carlos Ramos [email protected] Gerencia de Energías No Convencionales Instituto de Investigaciones Eléctricas, México Asunción, Paraguay, Mayo, 2010 Qué son las Tecnologías Termosolares a Concentración ? Los sistemas de energía solar térmica a concentración producen calor o electricidad mediante el uso de espejos que concentran los rayos del sol a temperaturas que oscilan entre los 400 y 1000 ºC Las centrales solares pueden integrarse con almacenamiento o en operación híbrida con otros combustibles En la actualidad estas centrales pueden tener potencias desde 30 MW hasta por encima de los 100 MW Porqué Utilizarlas ? La energía solar térmica a concentración es una forma viable de generar electricidad Esta tecnología no contribuye al cambio climático y su fuente es inagotable Técnicamente madura para crecer en su aplicación en forma exponencial (franja solar) Sustitución y desplazamiento de combustibles fósiles Otras aplicaciones importantes (calor de proceso, desalación de agua, química solar) Tecnología de Receptor Central • Colector (Helióstatos) • Receptor (Cavidad o externo) • Almacenamiento • Unidad de Generación Eléctrica • Unidad de Control Automático Tecnología de Canal Parabólica • Colector - Receptor • Almacenamiento • Unidad de Generación Eléctrica • Unidad de Control Automático Tecnología de Plato Parabólico • Colector (concentrador) • Receptor (motor Stirling) • Estructura y mecanismos de direccionamiento • Unidad de Generación Eléctrica • Unidad de Control Automático Tecnología Fresnel Plantas Termosolares a Concentración para Generación de Electricidad Campo Solar Integrado a Ciclos Rankine Campo Solar Integrado a Ciclos Combinados (Integrated Solar Combined Cycle, ISCC) Fuente: Michael Geyer, SolarPACES Implementing Agreement Plantas Termosolares a Concentración Potencia Despachable Canal Parabólica: Comercial Instalaciones a escala industrial Receptor Central: Pre-Comercial Instalaciones a escala piloto y escala industrial Plantas de hasta 200 MW o varias plantas Eficiencias moderadas (Solareléctrica) Con almacenamiento podrían obtenerse factores de planta por arriba del 70% Plantas Termosolares a Concentración Potencia No-Despachable Plato Parabólico: Pre-comercial Instalaciones a nivel de planta piloto Modulares(10-25 kWe) Generación distribuida Alta eficiencia Integración para conformar plantas a gran escala Plantas Termosolares a Concentración en operación (Canal Parabólica) Solar Energy Generating Systems (SEGS I-IX), Kramer Junction, Dagget y Harper Lake, CA., 9 plantas totalizando 354 MWe Arizona 1 MW Nevada Solar One 64 MW Plantas Termosolares a Concentración en operación (Canal Parabólica) Andasol 1 • 50 MW • Almacenamiento (7.5 h) • Sales fundidas Plantas Termosolares a Concentración en operación (Receptor Central) PS10: 10 MW 624 heliostatos Torre de 120 m de altura Receptor cavidad Plantas Termosolares a Concentración en operación (Receptor Central) PS20: 20 MW 1255 heliostatos (120 m2) Torre de 165 m de altura Receptor cavidad Plantas Termosolares a Concentración Volumen de Mercado Mundial (al 2009 en MW) Paí País En operació operación En construcció construcción Propuestas Total Españ España 132 1417 12682 14231 EUA 424 6987 7411 220 220 140 165 100 100 Israel Argelia 25 Sudá Sudáfrica China 50 50 Grecia 50 50 México 31 ? 31 Egipto 25 25 20 26 Italia 5 5 Australia 2 2 Marruecos 6 Alemania 2 TOTAL 564 2 1544 20210 22318 Plantas Termosolares a Concentración Costos actuales y proyectados Costos de Inversión (US$/kWe) Año Tecnologías Plato Parabólico Actual Canal Parabólico Receptor Central 2800-3500 (30-200 MWe) Próximos 5 años 6500 (9-10 kWe) 1750-2100 (200 MWe) 2800-3700 (30-100 MWe) Próximos 10 años 1200-2000 (25 kWe) 1600-1800 (200 MWe) 1200-1500 (170 MWe) Costos nivelados de generación (US cents/kWhe) Año Tecnologías Plato Parabólico Actual Canal Parabólico Receptor Central 10-17 Próximos 5 años 15-32 8-10 12-14 Próximos 10 años 9-18 6-8 4.6-6.5 Alternativas No Fósiles para el Sector Energético de ALyC Hidroeléctrica Geotermia Nuclear Renovables No Convencionales ¾ Solar ¾ Eólica ¾ Biomasa ¾ Pequeña Hidro ¾ Océanica Base Tecnológica Entorno Munidal Energía Solar Térmica Tendencias tecnológicas: Proyectos pilotos de CC con CP Desarrollo de nuevos ciclos para RC Identificación de nichos de aplicación Costos estimados: Instalación: 3500-? US$/kW Generación: actual 11-15 US¢/kWh, proyectado al 2020 4-5 US¢/kWh Capacidad instalada: al 2009: 564 MW Entorno Mundial Esquemas de Promoción Portafolio renovable Compra obligatoria Bonos a productores “Precio verde” Información ambiental abierta Políticas para extensión de líneas Planeación integrada de recursos Condiciones del Entorno en México y ALyC ? Recursos energéticos disponibles: no suficientemente explorados ni caracterizados Tecnologías: arsenal local limitado; disponibles en entorno internacional Nichos regionales de posibles aplicaciones rentables: electrificación rural, generación distribuida, pequeña generación, repotenciación Marco legal limitativo, en evolución Marco programático incipiente Posibilidades en Mexico Energía Solar Térmica Más de 3500 MW explotables Subvención GEF para una planta de CC con CP (50 millones US$) Repotenciación Proyectos varios de desarrollo tecnológico (RC, CP, PP) Escenario Bajo un escenario moderado países con recurso solar podrían: Generar una inversión de 8500 millones de USD en 2015 y unos 70000 millones de USD para el 2050 Crear más de 200000 empleos para 2020 y poco más de un millón en 2050 Ahorrar 148 millones de toneladas de CO2 anuales en 2020 que llegarían a poco más de 2000 millones para 2050 Conclusiones Las TSC ofrecen buenas oportunidades para la expansión del sistema eléctrico y en otros sectores (industrial, residencial) Países con abundantes recursos energéticos alternos que no están siendo explotados, ni considerados en los planes de expansión de los diferentes sectores Para revertir esta situación es necesario instrumentar planes y programas en ES, orientados a: ¾ Mejorar el conocimiento cuantitativo y cualitativo de los recursos ¾ Incrementar el número de recursos humanos calificados en el tema ¾Asimilar la tecnología y transferirla a la industria nacional ¾Desarrollar nuevas tecnologías destinadas al mercado Además es necesario adecuar el marco regulatorio, a fin de que la ES tenga igualdad de oportunidades en los programas de creación de infraestructura eléctrica. In st i tu to de In v es t ig a ci o ne s El éc tri c as Gracias......
