Estudio de la producción eléctrica de una Planta de Torre Central con diferentes configuraciones, considerando un recurso solar variable debido a nubosidad

Abstract

La motivación principal de este estudio yace en aportar en el área de las energías renovables, ya que éstas son las tecnologías que se están haciendo cada vez más presentes como una forma de mitigar el cambio climático. Además, en los últimos años en Chile se han desarrollado leyes para fomentar el crecimiento del país en el ámbito del cuidado ecológico. En este contexto, la producción eléctrica a partir de energías renovables será un pilar a futuro, continúa en desarrollo y va por buen camino, por lo que el aporte científico es fundamental para fortalecer cada vez más esta área.

Una de las principales tecnologías de concentración solar son las plantas de torre central, la cual se basa en concentrar la energía solar para poder transformarla en energía eléctrica. Sin embargo, los días no están siempre soleados, es por esto que el objetivo de este trabajo es estudiar la producción eléctrica de una planta de torre central considerando la variabilidad solar debido a nubosidad evaluando diferentes niveles de almacenamiento térmico y múltiplo solar, con datos subhorarios. Estas tres variables son factores muy importantes que requieren ser evaluados para poder ser más precisos en el diseño de una planta solar.

Para lograr el objetivo mencionado se selecciona una localidad con alta radiación solar en Chuquicamata, en la que existe disponibilidad de mediciones gracias a una estación solar instalada en el lugar. Estos datos de irradiancia, más el uso de un modelo teórico de irradiancia en cielo claro, se llevan a un programa llamado System Advisor Model para calcular la generación eléctrica correspondiente a una planta de concentración solar de torre central y comparar los dos casos correspondientes a cielo claro y nubosidad. Se simulan diferentes casos de almacenamiento y múltiplo solar, y a partir de los resultados se compara la variabilidad del recurso solar con la de la producción eléctrica a partir de indicadores de variabilidad. En los resultados se obtiene que la variabilidad puede ser mitigada mediante el aumento del múltiplo solar y las horas de almacenamiento térmico, siendo estos factores complementarios, pudiendo generar un máximo de energía eléctrica mediante la combinación correcta de las variables mencionadas. Por otro lado, los indicadores comparados no son muy claros al mostrar evidencia de la relación entre la variabilidad solar por nubosidad y la generación eléctrica de la planta. De forma cuantitativa según los resultados, para una planta de 115 [MW] la menor diferencia de producción ocurre con múltiplo solar 3 y 5 horas de almacenamiento con sólo un 7.84% de pérdidas.