ES2370553B1 - Torre para planta de concentración solar con refrigeración de tiro natural. - Google Patents

Abstract

Planta de concentración solar de tecnología de torre en la que ésta se emplea tanto para albergar los receptores a gran altura como sistema de refrigeración de tiro natural. La torre es hueca y tiene una estructura hiperboloide que puede superar los 200 m de altura, albergando receptores de vapor saturado o sobrecalentado en cavidades con distintas orientaciones. Cuenta con un control dinámico adaptativo del campo de helióstatos para el enfoque de éstos hacia diferentes puntos de enfoque, para la producción de electricidad, producción de calor de proceso, producción de combustibles solares o aplicación a procesos termoquímicos.

Description

El vapor que de dichos receptores se extrae es conducido a una turbina para la producción de electricidad. Con el fin de facilitar además este efecto de tiro natural, la torre de la invención cuenta con un diseño de estructura hiperbólica y hueca de manera que se produzca por ella una corriente de aire de ascenso para enfriamiento del vapor por convección natural. Empleando la torre solar como torre de refrigeración, se le da a esta doble función: la de albergar los receptores a la altura necesaria para la concentrar de radiación y la de utilizarla como torre de refrigeración. La torre de nuestro campo de helióstatos tiene la altura necesaria para poder concentrar la energía solar reflejada por el campo de helióstatos en un foco o punto de enfoque situado en lo alto de la misma, minimizando así las perdidas por efecto coseno (ángulo que forma el rayo incidente con la normal al helióstato y que hace que éste no vea al sol en su totalidad). Estamos hablando de alturas de torre superiores a 100 m, siendo esta altura suficiente para facilitar el empleo de la torre para este efecto de tiro natural. Además esta circulación natural se ve además incentivada por el hecho de tener un foco caliente como son los receptores, en la parte alta de la torre. El hecho de diseñar esta torre de manera hueca para su aprovechamiento como torre de tiro natural nos obliga a idear otra manera de albergar los receptores para que estos no se interpongan en el camino de la salida del aire, pues en las torres existentes en el estado de la técnica los receptores se ubican en cavidades interiores, lo que dificultaría en gran medida la salida del aire. Para ello se idea la utilización de balcones o voladizos que incluyan las distintas cavidades o receptores, de manera que no se interpongan los equipos al efecto de tiro natural que se logra siendo la torre completamente hueca. Estos receptores pOdrán ser receptores de vapor saturado y de vapor sobrecalentado o receptores de cualquier otro fluido caloportador, situados de manera independiente en los distintos balcones o voladizos e incluyendo un calderín a modo de conexión entre ellos para el caso de receptores de agua-vapor. También podría diseñarse la torre de manera que varios receptores se albergasen en la misma cavidad. Con el fin de ir a una planta de potencias altas interesantes a nivel comercial, (aproximadamente 50 MWe) , el campo de helióstatos necesario para este tipo de plantas de gran potencia tiende a configuraciones de campo con un gran número de helióstatos. De esta manera, la torre que aquí se propone, tendría tres o cuatro puntos de enfoque en diferentes orientaciones dependiendo del número de cavidades elegidas.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención, se acompaña de un juego de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1: Esquema general de una planta de concentración solar con receptor central tipo torre Figura 2: Alzado de la torre Figura 3: Alzado posterior de la torre Figura 4: Alzado lateral de la torre Figura 5: Vista en planta de la torre

Realización preferente de la invención

Para lograr una mayor comprensión de la invención a continuación se va a describir el diseño y la geometría de la torre. En la figura 1 se observa la configuración habitual de una planta de concentración solar de receptor central en forma de torre. Se compone de la torre (1) que alberga en su parte alta 105 receptores a 105 que les llega la radiación solar (3) reflejada por 105 helióstatos (2), 105 cuales están sometidos a diferentes estrategias de apunte para lograr 105 requerimientos de potencia térmica y concentración necesarios en cada receptor. En la figura 2 se muestra en detalle la geometría de la torre (1). La torre (1) es de base circular hueca (4) con un diámetro aproximado 50 m. La estructura de la torre se eleva en altura con un diseño de perfil hiperbólico (5), pudiendo alcanzar una altura de más de 200 m, teniendo en cuenta que estas dimensiones podrán variar según 105 requerimientos de la planta de concentración. En la zona superior de la torre se despliegan tres o cuatro voladizos rectangulares (6) o balcones en función de la distribución de 105 helióstatos, llegando hasta el extremo superior de la misma. Estos voladizos (6) tienen unas dimensiones aproximadas de 24 m de ancho y 50 m de alto, dimensiones que también podrán variar según 105 requerimientos del diseño. Cada uno de 105 voladizos (6) contiene una cavidad (8, 9, 10) con una apertura exterior aproximada de 20 m de ancho y 17 m de alto que alberga un receptor solar. Estos receptores (7) pueden ser receptores de vapor saturado o de vapor sobrecalentado y se sitúan de manera independiente en 105 distintos balcones o voladizos (6), incluyendo un calderín a modo de conexión entre ellos. El material de construcción de la torre (1) puede ser de hormigón, metal o material equivalente, exceptuando las zonas limítrofes a las aperturas exteriores de las cavidades (8, 9, 10) que irán protegidas con placas de un material aislante a fin de proteger al hormigón

del flujo solar. El interior de la cavidad que no esté ocupado por el ﾭ do con este material aislante. En relación al campo de helióstatos, para este tipo de plantas de gran potencia, se requie

5 ren configuraciones de campo con un gran número de helióstatos y distintas orientaciones, de esta manera, la torre de la planta solar termoeléctrica que se propone, tendría tres

o cuatro puntos de enfoque en ﾭ dades elegidas. Además, con el fin de gestionar el o

0 tenemos horas de sol, se incluye en la planta un sistema de almacenamiento o bien mediante tanques de agua-vapor o bien mediante sales fundidas. Como se explica anteriormente la elección de este diseño de torre se debe fundamentalmente a la posibilidad de reducir el autoconsumo eléctrico y el consumo de agua de una planta termosolar de generación eléctrica usando uno de los elementos constructivos ya

5 existentes: la torre. La torre se convierte en un elemento de doble utilidad: eleva los receptores solares y permite un sistema de refrigeración natural por aire. Este sistema de refrigeración sustituye a las convencionales torres de refrigeración por agua, lo que permite reducir el consumo eléctrico del sistema y el consumo de agua.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. Torre para planta de concentración solar con refrigeración por tiro natural hueca (1) de base circular (4) y estructura hiperboloide (5) caracterizada porque comprende una torre 5 de altura suficiente para minimizar el efecto coseno y que cuenta en su tramo final superior con varios balcones o voladizos rectangulares (6) con distintas orientaciones; cada uno de estos balcones o voladizos (6) contiene una cavidad (8, 9, 10) con una apertura exterior que alberga un receptor solar (7), siendo el material de construcción de la torre (1) el hormigón, exceptuando las zonas limítrofes a las aperturas exteriores de las cavidades (8, 9,

   10 10) que irán protegidas con placas de un material aislante, al igual que las zonas interiores de las cavidades (8, 9, 10) que no estén ocupadas por el receptor solar (7).