Diseño básico de una central termosolar para autoabastecer a la isla de Gran Canaria

Abstract

[ES] En este trabajo final de máster se lleva a cabo el diseño básico de una central termosolar, que se va a ubicar en la isla de Gran Canaria y la cual va a abastecer la demanda eléctrica de la isla.

Este diseño básico se caracteriza por la definición del área de campo solar y volumen de los depósitos óptimos, ya que estos parámetros son muy relevantes en la rentabilidad, así como en el funcionamiento de la central. Para determinarlos se han llevado a cabo los siguientes procedimientos:

El desarrollo de un modelo en Microsoft Excel, que estudie los parámetros de la central termosolar. Esto se lleva a cabo a partir de la definición del esquema de central y la implementación de los datos de entrada, variables a calcular y ecuaciones de la misma.

La optimización del ciclo de vapor, donde se hace uso del modelo para determinar la presión y temperatura de entrada a la turbina, con la que obtener la mínima cantidad de combustible para cualquier tamaño de central. Con esta optimización se evita el proceso iterativo que busca la presión y temperatura óptima para cada tamaño.

En el modelo de Microsoft Excel se fijan la presión y temperaturas definidas en el proceso anterior, para obtener la cantidad mínima de combustible fósil anual usado en la caldera para cada tamaño de central termosolar estudiado. A estos datos se le aplican costes unitarios para determinar la inversión y el coste por el uso de combustible. Estas variables junto con el beneficio económico por la venta de electricidad definen el tiempo de retorno de la inversión. Finalmente, aquel tamaño de central con el menor tiempo de retorno de la inversión define el área de campo solar y volumen de los depósitos óptimos.

[EN] This final master's project carries out the basic design of a solar thermal power plant, which will be located on the island of Gran Canaria and which will supply the electricity demand of the island.

This basic design is characterized by the definition of the solar field area and volume of the optimal deposits, since these parameters are very relevant in the profitability, as well as in the operation of the plant. The following procedures have been carried out to determine them:

The development of a model in Microsoft Excel, which studies the parameters of the solar thermal power plant. This is carried out from the definition of the central schema and the implementation of the input data, variables to calculate and equations of it.

The optimization of the steam cycle, where the model is used to determine the pressure and temperature of entry to the turbine with which to obtain the minimum amount of fuel for any size of plant. This optimization avoids the iterative process that seeks the optimal pressure and temperature for each size.

The Microsoft Excel model sets the pressure and temperatures defined in the above process, to obtain the minimum amount of annual fossil fuel used in the boiler for each size of solar thermal power plant studied. Unit costs are applied to this data to determine the investment and the cost of using fuel. These together with the economic benefit from the sale of electricity define the return on investment time. Finally, that plant size with the lowest return on investment time defines the solar field area and volume of optimal deposits.

[FRE] Ce projet de master final réalise la conception de base d'une centrale solaire thermique, qui sera située sur l’île de Gran Canaria et qui va répondre à la demande électrique de l’île. Cette conception de base se caractérise par la définition de la zone de champ solaire et du volume des dépôts optimaux, car ces paramètres sont très pertinents pour la rentabilité ainsi que pour le fonctionnement de la centrale. Les procédures ci-après ont été suivies pour les déterminer: Le développement d’un modèle dans Microsoft Excel, qui étudie les paramètres de la centrale thermosolaire. Cela se fait à partir de la définition du schéma central et la mise en œuvre des données d’entrée, des variables à calculer et des équations de celui-ci. L’optimisation du cycle de vapeur, où le modèle est utilisé pour déterminer la pression et la température d’entrée de la turbine pour obtenir la quantité minimale de carburant pour toute taille de centrale. Cette optimisation évite le processus itératif qui recherche la pression et la température optimales pour chaque taille. Dans le modèle Microsoft Excel, la pression et les températures définies dans le procédé précédent sont fixées pour obtenir la quantité minimale de combustible fossile annuel utilisé dans la chaudière pour chaque taille de centrale thermosolaire étudiée. Ces données sont soumises à des coûts unitaires pour déterminer l’investissement et le coût de la consommation de carburant. Ceux-ci ainsi que le bénéfice économique de la vente d’électricité définissent le temps de retour sur investissement. Enfin, la taille de la centrale avec le temps de retour sur investissement le plus court définit la zone de champ solaire et le volume des dépôts optimaux