El sistema HTF en centrales CCP

El sistema encargado de convertir transportar la energía captada por el campo solar hasta el bloque de potencia es el sistema HTF. Es importante entender por qué es necesario emplear un fluido caloportador distinto al agua, que podría una solución más sencilla y económica,  qué equipos incluye este sistema y cuál es su función.

Este artículo es un extracto del capítulo 12 del manual del CURSO TÉCNICO GENERAL DE CENTRALES TERMOSOLARES, que se realiza en la modalidad ON LINE. Infórmate llamando al 91 126 37 66  o enviando un email a Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. .

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Los colectores cilindro parabólicos utilizan un fluido de transferencia de calor que, al circular a través del tubo receptor, absorbe en forma de energía térmica la energía radiante procedente del Sol, y la transporta hasta el bloque de potencia. El tipo de fluido caloportador que se utilice determina el rango de temperaturas de operación del campo solar y, consecuentemente, el rendimiento máximo que se puede obtener en el ciclo de potencia.

Aunque se están desarrollando componentes para trabajar a más altas temperaturas, el intervalo de temperaturas ideal para trabajar con colectores cilindro parabólicos es 150ºC- 400ºC. Para temperaturas superiores, las pérdidas térmicas en este tipo de colectores son altas y reducen su rendimiento. Para temperaturas inferiores a 150ºC, hay otros colectores más económicos como los colectores de tubo de vacío.

Si las temperaturas que se desean alcanzar son moderadas (<175ºC), la utilización de agua desmineralizada como fluido caloportador no conlleva grandes problemas, ya que la presión de trabajo no es excesiva. En cambio, se utilizan fluidos sintéticos en aquellas aplicaciones donde se desean temperaturas más altas (200ºC < T < 400ºC). La explicación de este hecho estriba que para temperaturas altas las tuberías estarían sometidas a elevadas presiones si el fluido de trabajo es agua, porque para evitar que cambie de estado es necesario mantenerla en todo momento a una presión superior a la de saturación correspondiente a la temperatura máxima que alcance el fluido en los colectores solares. Con el aceite, las presiones requeridas son mucho menores, puesto que su presión de vapor a una temperatura dada es mucho menor que la del agua. Trabajar a menores presiones posibilita usar materiales más económicos para las tuberías y simplifica la instalación y sus medidas de seguridad.

El fluido que normalmente se emplea en las actuales centrales termosolares CCP es una mezcla eutéctica de dos hidrocarburos aromáticos derivados del benceno: el bifenilo y el óxido de difenilo.

Este fluido trabaja bien a 400ºC, aunque tiene el problema de que su punto de congelación es de 12ºC, lo que obliga a mantener todo el circuito de aceite de forma permanente a una temperatura superior a este valor.

El HTF presenta el inconveniente de la temperatura límite (420ºC) por encima de la cual se degrada. En las primeras plantas SEGS esto no era un inconveniente, pues la superficie selectiva de los tubos no aguantaba temperaturas más altas. En la actualidad el tubo absorbedor puede trabajar a temperaturas superiores a 500ºC, lo que obliga a disponer de dos mecanismos de protección:

  • Un sistema de control que asegure que la temperatura nunca supera el límite de degradación, y por lo tanto, debe asegurar que siempre existe un caudal mínimo de fluido que asegure que la temperatura que alcance el tubo nunca superará la temperatura de degradación. Hay que tener en cuenta además que se trata de un fluido con riesgo de explosividad, y los fallos en el control de la temperatura pueden tener consecuencias desastrosas. La figura 2.27 muestra los efectos de la explosión en un módulo en el que el fluido que circulaba por su interior alcanzó una temperatura excesiva.
  • Ya que los hidrocarburos en general sufren reacciones de degradación que dan origen a otros hidrocarburos que modifican las características del fluido caloportador, es necesario disponer de un sistema de eliminación de estos productos de degradación. Este sistema se denomina a veces Sistema Ullage.
 
ÍNDICE COMPLETO DEL CAPÍTULO 12
EL SISTEMA HTF

12.1 EL FLUIDO DE TRANSFERENCIA TÉRMICA (HTF)

12.1.1 Justificación de la utilización de HTF en vez de agua

12.1.2 Principales propiedades del HTF

12.2 ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA HTF

12.3 SISTEMA DE BOMBEO

12.4 TUBERÍA COLECTORA FRÍA Y CALIENTE

12.5 TANQUES DE EXPANSIÓN

12.6 SISTEMA DE NITRÓGENO DE INERTIZACIÓN

12.7 CALDERA AUXILIAR

12.8 SISTEMA DE ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN

12.9 ESQUEMA GENERAL DEL BLOQUE DE POTENCIA

 

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