Modelación numérica de una torre de concentración solar con almacenamiento térmico

Abstract

En el presente trabajo se desarrolla un modelo numérico de una torre de concentración solar, almacenamiento térmico por sales fundidas y un intercambiador de calor de placas paralelas. Estos tres componentes son fundamentales en una planta de concentración solar y permiten transferir la energía de la radiación proveniente del campo de heliostatos al ciclo de potencia. El modelo recibe como entrada el flujo de radiación de los heliostatos y como resultado se obtiene el calor que las sales fundidas pueden entregar al ciclo de potencia. El modelo es versátil y puede ser acoplado a diferentes campos de heliostatos y diferentes ciclos termodinámicos de diferentes potencias ya que todos los componentes del modelo son escalables en función de las especificaciones requeridas. El modelo numérico se valida usando los resultados del software de Código libre SAM con las especificaciones técnicas de la planta de concentración solar Solar Two. Finalmente, se modela una planta torre de concentración solar ubicada en el norte de Chile, la cual tiene acoplado un ciclo de Brayton que opera con dióxido de carbono en estado supercrítico y se obtienen resultados para el ciclo en condiciones variables.

In the present work, a numerical model of a solar concentration tower, thermal storage by molten salts and a parallel plate heat exchanger is developed. These three components are essential in a concentrated solar power plant and allow transfer of radiation energy from the heliostat field to the power cycle. The model receives the radiation flux of the heliostat field as input and as a result the heat that the molten salts can deliver to the power cycle is obtained. The model is versatile and can be coupled to different fields of heliostats and different thermodynamic cycles of different powers since all the components of the model are scalable depending on the required specifications. The numerical model is validated using the results of the open source software SAM with the technical specifications of the Solar Two power plant. Finally, a concentrated solar tower located in the north of Chile is modeled, which has a Brayton cycle coupled that operates with carbon dioxide in a supercritical state and results are obtained for the cycle under variable conditions.