Optimización del coste-exergía de receptores lineales Fresnel

Abstract

En el presente proyecto se va a presentar una modelización matemática, en la aplicación Matlab, para realizar el diseño preliminar de un campo solar de receptores lineales Fresnel de una central termoeléctrica, basada en la tecnología de concentración solar lineal del mismo nombre. Primero, se estudiará la problemática energética actual, como ha ido evolucionando el consumo de la misma a lo largo del tiempo, la forma de extraerla y los distintos tipos de energías renovables que existen. A continuación, abordaremos el principal recurso energético con el que cuenta la humanidad, el Sol, sus características, cómo llega su energía a la Tierra en forma de radiación, y los distintos procesos que determinan la distribución del recurso solar por el planeta. Posteriormente, se detallarán las principales tecnologías existentes basadas en técnicas de concentración solar, que aprovechan este recurso energético para la producción de electricidad, su implantación en el actual sistema eléctrico español, además de otras potenciales aplicaciones de dicha tecnología. Una vez conocidas las distintas tecnologías de concentración solar, se centrará la atención más en profundidad en las centrales solares de receptores lineales Fresnel, su principio básico de funcionamiento, su desarrollo actual y futuro, así como sus posibilidades en la producción eléctrica, ya que es el tipo de central que se ha utilizado en la modelización. Después, se comentará y desarrollará el modelo matemático usado para hacer la modelización del campo solar a partir de un algoritmo simplificado y parámetros básicos iniciales de diseño. Se desarrollará utilizando el software matemático Matlab y con él podremos obtener los valores de espaciamiento, rendimiento óptico y longitudes necesarias para el cálculo del coste y de la exergía. También se desarrollarán cálculos necesarios para la obtención de todos éstos parámetros como el flujo másico que debe circular por los tubos absorbedores. Finalmente, analizaremos los resultados y nos decantaremos por uno de los puntos de diseño estudiados siendo nuestro objetivo, en este proyecto, la determinación del menor valor del ratio coste/exergía. De este modo estaremos minimizando costes y obteniendo la mayor cantidad de energía posible de la instalación.