Estudio de factibilidad técnico-económica de plantas híbridas CSP con Gas en Chile

Abstract

La Concentración Solar de Potencia (CSP) es una forma de generar energía térmica eléctrica que consiste en reflejar la radiación hacia un receptor por el que circula un fluido caloportador, el que posteriormente se utiliza para generar energía en un ciclo térmico. Usualmente este tipo de tecnología se compara y contrasta con las generadoras convencionales como una termoeléctrica a gas. Sin embargo, hace algunos años surge la idea de estudiar estas tecnologías como complementarias para potenciar los beneficios que ambas presentan. El objetivo general del presente estudio es evaluar plantas híbridas CSP con Gas en Chile, desde un ámbito técnico-económico. Esto se logra a través de una examinación del estado del arte de las tecnologías de hibridación, selección de una configuración adecuada a lo requerido, posteriormente una selección de las ubicaciones a estudiar, planteamiento de una metodología de cálculo para la hibridación, para luego registrar simulaciones de energía que permiten analizar los aspectos técnicos, ambientales y económicos de la solución propuesta. La planta a evaluar tiene una configuración HYSOL, la cual consiste en una Torre Solar con almacenamiento térmico de sales a la cual se le incorpora un ciclo a gas cuyos gases de escape son utilizados para calefaccionar sales. El estudio se realiza en 3 ubicaciones de la Región de Antofagasta, usando dos modos de operación de la planta, uno de cambios de potencia rápidos y otro paulatino. HYSOL presenta un factor de planta cercano al 90% y 84% para operación rápida y paulatina, respectivamente, siendo en ambos casos superior al factor de planta de la mayoría de las Energías Renovables no Convencionales (ERNC). La Ubicación 2 es la que permite mayor factor de planta en ambos casos. El tipo de operación que conlleva menores emisiones de CO2 es la paulatina, sin embargo, ambas tienen valores similares de emisiones por cantidad de energía generada. La ubicación con menores emisiones es la número 2. En todos los casos se producen menos emisiones que en las generadoras con combustibles convencionales. En cuanto a LCOE, la configuración que permite un menor valor es la operación rápida de la planta en la Ubicación 2, con un valor de 82,94 [USD/MWh]. Siendo así competitiva con tecnologías de Gas, Nuclear, Carbón y de LCOE superior a la Torre Solar en la mayoría de los casos, pero competitiva en otros. Se concluye que la solución propuesta es factible técnico-económicamente, debido a que se logra una hibridación de ambas tecnologías con fundamentos teóricos termodinámicos, resultando una planta de generación con un factor de planta entre 83 %-90% y con un costo nivelado de la energía competitivo.