Liderado por el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, el proyecto COMBO-CFB ha desarrollado un nuevo concepto innovador para aumentar la producción de energía solar en el sistema energético. Según esta investigación, el concepto puede reducir el consumo de combustible y las emisiones que estresan el clima en más de un 33%. El concepto se basa en la combinación de la tecnología de energía solar concentrada (CSP) y un proceso tradicional de planta de energía en una planta híbrida que produce electricidad sobre la base del consumo.
Si una parte del combustible utilizado por una central eléctrica se sustituye por energía solar, se reducen las emisiones de la central eléctrica. Esto también es necesario para cumplir los objetivos de reducción de emisiones. El proyecto COMBO-CFB – Combinación de plantas de energía solar concentrada (CSP) con plantas de energía de lecho fluidizado circulante (CFB) – examinó cómo varios tipos de soluciones de plantas híbridas pueden producir energía de manera flexible según la demanda, sin necesidad de almacenamiento de energía. El proyecto analizó y comparó diferentes conceptos de plantas híbridas.
El concepto de que el vapor generado por un campo solar se introdujera directamente en la turbina de alta presión de la central generó una reducción de las emisiones y del consumo de combustible que, en el mejor de los casos, superó el 33 por ciento. Además, un dimensionamiento razonable de la planta híbrida y la optimización del proceso pueden aportar beneficios de eficiencia en comparación con el uso de métodos de producción de energía separados. En el caso anterior, la eficiencia neta de la planta mejoró en un 0,8 por ciento. Además de los efectos positivos sobre el clima, una buena planificación de las plantas híbridas también puede aportar beneficios financieros, ya que parte de los componentes de las centrales eléctricas se comparten mediante dos métodos de producción de energía.
El proyecto COMBO-CFB aplicó la experiencia de los socios finlandeses en tecnología de calderas. En una central eléctrica híbrida, la producción de energía solar, que varía según las condiciones meteorológicas, se equilibra mediante el uso de una caldera de vapor. Los conceptos de producción desarrollados a través de este proyecto ampliarán las posibilidades de aplicación de la tecnología CSP.
La naturaleza dinámica de un proceso híbrido plantea retos para el diseño y funcionamiento del sistema de producción, especialmente cuando la proporción de energía solar en la producción de energía es alta. El proyecto COMBO-CFB examinó estos desafíos utilizando el software Apros diseñado para la modelización dinámica, así como mediante pruebas de combustión realizadas con el equipo piloto de VTT en Jyväskylä, Finlandia. Esta evaluación dinámica en la fase de diseño de la planta resultó ser extremadamente importante, ya que permite a los diseñadores tener en cuenta factores como los que afectan a la vida útil de los componentes.
El concepto en el que parte del precalentamiento del agua de alimentación se sustituye por vapor solar puede aplicarse en las centrales actuales, pero en comparación con el concepto de turbina de alta presión antes mencionado, los beneficios son considerablemente menores debido a la menor participación de la energía solar. El funcionamiento de un proceso híbrido puede mejorarse en general mediante la instalación de un sistema de control predictivo avanzado y una previsión de irradiancia solar a corto plazo. En el proyecto COMBO-CFB, Vaisala desarrolló una cámara de nubes que identifica los movimientos de las nubes en el cielo para aumentar la precisión del pronóstico de irradiancia solar para la zona.
La implementación de la tecnología ESTC en la producción de energía es razonable en áreas con abundancia de luz solar. En Europa, esto significa, por ejemplo, los países ribereños del Mediterráneo. Sin embargo, esta tecnología también puede implementarse en áreas con menos luz solar utilizando plantas de energía híbridas en las que la energía solar es apoyada por otra forma de energía. Por el momento, Finlandia no aplica esta tecnología, mientras que Dinamarca ya utiliza una central híbrida CSP-bio para producir calefacción urbana.
Finlandia tiene una experiencia única y competitiva a nivel internacional que puede aportar a los mercados de exportación de centrales eléctricas híbridas. La red de socios del proyecto COMBO-CFB puede apoyar la comercialización de estas plantas híbridas. Las áreas de especialización de los socios finlandeses del proyecto incluyen la tecnología de calderas y control, la modelización de procesos y la medición y predicción meteorológica.
Socios de investigación Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, Universidad de Oulu, Amec Foster Wheeler, Vaisala, Telog, Pöyry, Finnish Energy y la Federación de Industrias Tecnológicas Finlandesas.
Tecnología de energía solar concentrada (CSP) La energía solar concentrada es una tecnología de energía renovable que puede utilizarse para producir tanto electricidad como calor. Otras aplicaciones incluyen, por ejemplo, la desalinización. La tecnología CSP consiste en la concentración de la energía contenida por la luz solar mediante el uso de espejos. Esta energía se convierte en calor que hace funcionar la turbina, de forma similar a las centrales eléctricas tradicionales. Sin embargo, a diferencia de las centrales eléctricas tradicionales, la producción de energía varía en función del nivel de irradiancia.
Ya hoy en día, la tecnología CSP puede ser implementada para producir electricidad de acuerdo con el consumo, desacoplando la captación de calor solar de la producción de energía mediante el uso de una unidad de almacenamiento de calor. Sin embargo, estas soluciones de almacenamiento siguen siendo caras, y todavía no existe una solución de almacenamiento técnicamente razonable para todas las tecnologías CSP. Por esta razón, las plantas híbridas son un paso importante en el desarrollo hacia una producción de energía renovable flexiblemente ajustable.
