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Metodología de análisis de centrales solares termoeléctricas basadas en ciclos Brayton de CO2 supercrítico

En la investigación y desarrollo de centrales solatres termoeléctricas avanzadas se contempla el uso de ciclos Brayton de CO2 supercrítico, una solución tecnológica que combina elegantemente la valorización del CO2 y un desarrollo de turbomáquinas compactas con una alta eficiencia de conversión de calor a electricidad. Sin embargo, la viabilidad técnica y la bancabilidad de este concepto requieren una evaluación del rendimiento anual de estas plantas considerando las condiciones tanto en punto de diseño como fuera de diseño.

El estudio publicado en acceso abierto en Energy Conversion and Management* propone una metodología común para evaluar de forma homogénea tanto el diseño como el rendimiento fuera del diseño de diferentes ciclos Brayton de S-CO2. Dicha metodología se aplica a una solución de central termosolar innovadora que utiliza una suspensión densa de partículas como fluido caloportador, partículas como medio de almacenamiento y refrigeración en seco. Durante la operación de la planta, las variaciones en la temperatura del fluido de transferencia de calor y la temperatura ambiente afectarían significativamente el rendimiento del sistema.

Este trabajo concluye que el rendimiento del sistema se ve afectado significativamente por la temperatura ambiente, y los ciclos más complejos tienden a presentar una mayor degradación del rendimiento fuera del diseño a medida que aumenta la temperatura ambiente. Además, el ciclo de mejor rendimiento varía según el rango de temperatura ambiente. Los ciclos simples de regeneración y recompresión son los más adecuados en áreas con gran recurso solar y temperatura ambiente cálida.

Esta publicación es el resultado de la colaboración entre la Universidad Central South, China, e IMDEA Energia con el apoyo del Chinese Scholarship Council, el proyecto de investigación EU H2020 Next-CSP y el programa de investigación ACES2030-CM de la Comunidad de Madrid.

(*) Chen R, Romero M, González-Aguilar J, Rovense F, Rao Z, Liao S. Design and off-design performance comparison of supercritical carbon dioxide Brayton cycles for particle-based high temperature concentrating solar power plants (2021) Energy Conversion and Management, 232, 113870.  https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.113870.

Más información: José González-Aguilar, Investigador Senior, Unidad de Procesos de Alta Temperatura, jose.gonzalez@imdea.org

Esquema de una central termosolar empleando un ciclo Brayton de recompresión de CO2 supercrítico con un receptor de suspensión densa de partículas y el correspondiente diagrama T-S (*)

Fecha: 
Viernes, Abril 9, 2021