PRESENTACION DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS

1. Energía Solar: Sistemas Termosolares a Concentración para
Generación de Calor de Proceso
Carlos Ramos, Rafael Ramírez, José Beltrán
cramos@iie.org.mx
Gerencia de Energías No Convencionales
Instituto de Investigaciones Eléctricas, México
Tlaxcala, julio, 2010

2. Qué son las Tecnologías Termosolares a Concentración ?
 Los sistemas de energía solar térmica a concentración
producen calor o electricidad mediante el uso de espejos
que concentran los rayos del sol a temperaturas que
oscilan entre los 400 y 1000 ºC
 Las centrales solares pueden integrarse con
almacenamiento o en operación híbrida con otros
combustibles
En la actualidad estas centrales pueden tener potencias
desde 30 MW hasta por encima de los 100 MW

3. Porqué Utilizarlas?
 La energía solar térmica a concentración es una forma
viable de generar electricidad y calor de proceso
 Esta tecnología no contribuye al cambio climático y su
fuente es inagotable
 Técnicamente madura para crecer en su aplicación en
forma exponencial (franja solar)
Sustitución y desplazamiento de combustibles fósiles
 Otras aplicaciones importantes (desalación de agua,
producción de frío, química solar)

4. Sistemas Termosolares a Concentración
Canales Parabólicos
150-400 C
Receptor Central Platos Parabólicos
500-1000 C 500-1500 C
Fuente: Solarpaces annual report

5. Tecnología de Receptor Central
• Colector
• Receptor
• Almacenamiento
• Unidad de Generación
Eléctrica
• Unidad de Control
Automático

6. Tecnología de Canal Parabólica
• Colector - Receptor
• Almacenamiento
• Unidad de Generación
Eléctrica
• Unidad de Control
Automático

7. Tecnología de Plato Parabólico
• Colector
(concentrador)
• Receptor
• Estructura y
mecanismos de
direccionamiento
• Unidad de Generación
Eléctrica
• Unidad de Control
Automático

8. Tecnología de Canal Parabólica IIE
Torreón, Coah.
Cuernavaca, Mor, IIE Cuernavaca, Mor, NISSAN

9. Tecnología de Canal Parabólica IIE

10. Tecnología de Canal Parabólica para Generación de Calor
de Proceso

11. Caso de Estudio
(168 m2 – 6 módulos de 28 m2 c/u)
Agua Agua Aceite Vapor
Mes W/m2 Kj/h-m2 (8h) Qgen kJ/h Qgen kWt DT (2464 kg/h) kg/hr (DT=42 C) kg/hr (DT=42 C) kg/hr (VS 120C)
Ene 675 2430 121778 34 12 694 1259 50
Feb 787.5 2835 161126 45 16 918 1666 66
Mar 887.5 3195 227694 63 23 1297 2354 93
Abr 987.5 3555 295395 82 29 1683 3054 121
May 1050 3780 383183 106 38 2183 3962 157
Jun 1037.5 3735 392740 109 39 2237 4060 161
Jul 862.5 3105 321226 89 32 1830 3321 131
Ago 812.5 2925 285553 79 28 1627 2952 117
Sep 800 2880 238775 66 24 1360 2469 98
Oct 800 2880 190004 53 19 1082 1964 78
Nov 712.5 2565 136214 38 14 776 1408 56
Dic 650 2340 113612 32 11 647 1175 46

12. Caso de estudio
(504 m2 – 18 módulos de 28 m2 c/u)
Agua Agua Aceite Vapor
Mes W/m2 Kj/h-m2 (8h) Qgen kJ/h Qgen kWt DT (2464 kg/h) kg/hr (DT=42 C) kg/hr (DT=42 C) kg/hr (VS 120C)
Ene 675 2430 365334 101 36 2081 3777 150
Feb 787.5 2835 483377 134 48 2753 4997 198
Mar 887.5 3195 683081 190 68 3891 7062 280
Abr 987.5 3555 886185 246 88 5048 9162 363
May 1050 3780 1149549 319 115 6548 11885 470
Jun 1037.5 3735 1178219 327 117 6711 12181 482
Jul 862.5 3105 963678 268 96 5489 9963 394
Ago 812.5 2925 856658 238 85 4880 8857 351
Sep 800 2880 716325 199 71 4080 7406 293
Oct 800 2880 570012 158 57 3247 5893 233
Nov 712.5 2565 408641 114 41 2328 4225 167
Dic 650 2340 340835 95 34 1941 3524 139

13. Costo de producción de agua caliente similar al caso
de estudio
Generador de Agua Caliente Comercial
Diferencia de temperatura en el agua 45 C
Flujo 5600 lt/hora
Alimentación a gas 32.3 l/hora
Costo de gas 4.92 $/litro
Costo diario de gas $ 1,271.33 pesos
Costo anual de gas $ 464,034.72 pesos
Uso de bomba de 3/4 hp y ventilador $ - pesos
Costo total $ 464,034.72 pesos

14. Costo de producción de vapor similar al caso de estudio
Generador de vapor Comercial
Costo del gas LP 4.92 $/litro
Costo de MMBTU de Gas LP 221.72 $/MMBTU
Generacion de vapor 863.00 lb/hora
Consumo de gas 1.05 ft3/hora
Consumo de gas 29.62 lt/hora
Consumo de gas por dia 236.95 lt/dia
Costo de gas al dia 1,165.82 pesos
Consumo de gas al año $ 425,523.76 pesos
Salida de vapor 391.45 kg/hora
Total de vapor al dia (8 horas) 3,131.60 kg

15. Costos-Financiamientos
Evolución del Costo de Gas LP Alternativas:
15
10 • Eficiencia Energética
$/kg
5
+?
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
• Renovables (Solar)
Año (250 USD/m2)
Apoyos:
• Fondo de Sustentabilidad Energética CONACYT-SENER
• Programas de Estímulos para la Innovación (INNOVAPYME,
PROINNOVA, INNOVATEC)
• Fondo de Innovación Tecnológica (CONACYT-SE)

17. Gracias......
Instituto de Investigaciones Eléctricas

18. Costos de la tecnología
Cantidad Materiales Mod 28 m2 Costo
1 Estructura y componentes $ 70,000.00
1 Sistema de monitoreo $ 85,000.00
1 Transporte de energía $ 93,000.00
1 Cimentación $ 7,500.00
1 Tanque de almacenamiento $ 20,000.00
1 Aceite térmico $
Total $ 276,000.00
Cantidad Materiales Mod 28 m2 Costo
1 Estructura y componentes $ 70,000.00
1 Sistema de monitoreo $ 85,000.00
1 Transporte de energía $ 15,500.00
1 Cimentación $ 7,500.00
1 Tanque de almacenamiento $ 20,000.00
Total $ 198,000.00

19. Elementos básicos del canal parabólico

20. Lista completa de elementos del canal parabólico