Análisis económico de una planta termosolar con colectores cilindropabólicos y almacenamiento con materiales de cambio de fase

Abstract

[spa] La necesidad de mejorar la gestionabilidad de la energía renovable, hace que el almacenamiento de energía térmica (TES) de las plantas de concentración de energía solar (CSP) sea un elemento clave. La necesidad de disponer de dicho almacenamiento permite aumentar el factor de capacidad de las plantas de CSP pero sigue siendo necesario reducir el coste asociado a la tecnología. Este estudio presenta un nuevo concepto TES para plantas de CSP que utilizan materiales de cambio de fase (PCM) en forma de cascada. Las simulaciones transitorias diarias, mensuales y anuales del rendimiento de la planta muestran un rendimiento similar del nuevo concepto al del sistema comercial indirecto de sales fundidas de dos tanques que se usa hoy en día en las plantas comerciales de CSP cilindroparabólicas. La evaluación económica del sistema mostró a su vez una reducción del 1,8% en LCoE, lo que llevó a un análisis más detallado. Por lo tanto, se analizaron diferentes alternativas (es decir, mejora de la conductividad térmica, encapsulación del PCM, modificación del material para mejorar sus propiedades térmicas), alcanzando reducciones de costes en el cociente de rendimiento de costes (CPQ) de hasta el 80 % y en el LCoE de hasta el 10 %, lo que representa una vía valiosa y sin precedentes para la reducción de costes de las plantas de CSP.

[eng] The need to improve the dispatchability of renewable energy makes the thermal energy storage (TES) of concentrating solar power (CSP) plants a key element. The need to have such storage makes it possible to increase the capacity factor of CSP plants, but it is still necessary to reduce the cost associated with the technology. This study presents a new TES concept for CSP plants using phase change materials (PCM) in a cascade way. Daily, monthly, and annual transient simulations of the plant performance show a similar performance of the new concept to that of commercial two-tank indirect molten salts system used today in commercial parabolic trough CSP plants. The economic evaluation of the system showed 1.8% reduction in LCoE, which asked for a more detailed analysis. Therefore, different alternatives were also analyzed (i.e., thermal conductivity enhancement, encapsulation of the PCM, modification of the material to improve its thermal properties), reaching cost reductions in cost performance quotient (CPQ) as high at 80% and in LCOE as high as 10%, representing an unprecedented and valuable avenue of CSP plant cost reduction.