Central eléctrica termo-fotovoltaica de ciclo combinado.

La central eléctrica se basa en la utilización combinada de un parque de paneles solares fotovoltaicos de doble efecto (10) y un parque de paneles solares térmicos (11),

para producir tanto electricidad como calentamiento de agua o líquido caloportador, correspondientes los paneles del parque (10) al descrito en la Patente de Invención 200701042 y los paneles solares del parque (11) al descrito en la Patente de Invención 200801521, de manera que además de la electricidad producida por el parque de paneles solares fotovoltaicos de doble efecto (10), se consigue agua o líquido caloportador caliente que después de llevarse a cabo su termorregulación mediante un circuito de control (13) y su almacenamiento en un tanque (16), se hace pasar por un circuito de control (17) antes de alcanzar el parque de paneles solares térmicos (11), desde el cual se obtiene un calentamiento en mayor medida de ese agua o líquido caloportador, para su posterior aplicación a la central eléctrica (19) de cogeneración de ciclo combinado con caldera de vapor de agua y/o gas, previo paso por una caldera de vapor (21).

CENTRAL ELÉCTRICA TERMO-FOTOVOLTAICA DE CICLO COMBINADO

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una central eléctrica termo-fotovoltaica de ciclo combinado, en base a la cual se pretende encontrar utilidad energética al agua caliente y/o al líquido caloportador que se obtiene tanto de los paneles solares térmicos como el descrito en la Patente de Invención número 200801521, como a la obtenida en el proceso de termorregulación de los paneles solares fotovoltaicos de doble efecto como el descrito en la Patente de Invención número 200701042.

El objeto de la invención es, por lo tanto, termorregular los paneles fotovoltaicos, así como elevar la temperatura del líquido utilizado en éstos o de otro líquido caloportador, que la aportará como energía térmica de partida a utilizar en el ciclo de obtención del vapor de agua para iniciar el proceso de generación de energía eléctrica mediante turbina de vapor, que puede trabajar en unión con otra turbina de gas o hacerlo en solitario, según necesidades.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conocen paneles solares térmicos y paneles solares fotovoltaicos, y entre ellos destacar los reivindicados en las Patentes de Invención número 200801521 y 200701042, del mIsmo solicitante, de manera que el panel solar térmico descrito en esa Patente de Invención 200801521, lo mas destacable del mismo es que la cubierta exterior del panel solar está constituida por un doble acristalamiento determinándose entre ambos cristales una cámara estanca de grosor variable, a través de la cual se hace circular un líquido caloportador para elevar su temperatura, tanto por el circuito considerado como estándar como por el circuito alojado en la cámara de doble acristalamiento, todo ello con el fin de conseguir un doble calentamiento del líquido caloportador y con ello aumentar el rendimiento del colector solar y convertirlo así en un panel solar térmico.

Por su parte, en la Patente de Invención 200701042, el panel solar fotovoltaico de doble efecto presenta la particularidad de que la cubierta exterior está también constituida por un doble acristalamiento, determinándose una cámara de grosor variable a través de la que se hace circular un líquido caloportador para la termorregulación del panel, lo que permite obtener agua caliente además de obtener electricidad a través del propio panel fotovoltaico. Es decir, en esta Patente de Invención el panel fotovoltaico de doble efecto lo que persigue el que por un lado se produzca energía eléctrica y a la vez el panel se comporte como un colector solar para producir agua caliente para cualquier uso, consiguiéndose un aumento del rendimiento eléctrico del propio panel solar fotovoltaico.

Por otro lado, actualmente se conoce el denominado ciclo combinado de cogeneración, en el que se utiliza o hace coexistir en la generación de energía, al menos, dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua, y otro, cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión.

En tal sentido y centrándonos concretamente en la generación de energía eléctrica en centrales de cogeneración, de forma general, la energía eléctrica se consigue mediante una turbina de gas que utiliza vapor de agua, mientras que el ciclo de consecución de vapor de agua se hace por medio de una o varias turbinas de vapor.

El principio sobre el cual se basa la típica central eléctrica de cogeneración es el de utilizar los gases de escape a alta temperatura de la turbina de gas para aportar calor a la caldera o generador de vapor de recuperación, la que alimenta a su vez la propia turbina de vapor.

La principal ventaja de utilizar el ciclo combinado es su alta eficiencia, ya que se obtienen rendimientos superiores al rendimiento de una central de ciclo único, y mucho mayores que los de una de turbina de gas.

En cualquier caso, aún cuando este proceso es medioambiental y energ étic amente hablando menos agresivo y mas eficaz que los anteriormente utilizados de un solo ciclo, no se puede considerar que sea la panacea para cumplir los requisitos del convenio de Kioto, toda vez que para llevarlo a efecto se produce una combustión donde se genera, como mínimo, CO, si bien las centrales de ciclo combinado son las que menos contaminan de todas las industrias de producción de electricidad, y al contrario de otras centrales, sus emisiones de NOx y S02 son insignificantes, no contribuyendo por tanto a la formación de lluvia ácida.

Así pues, un ciclo combinado ayuda a absorber una parte del vapor generado en el ciclo Joule y permite, por ello, mejorar la recuperación térmica o instalar una turbina de gas de mayor tamaño cuya recuperación térmica no estaría aprovechada si no se utilizara el vapor en una segunda turbina de contrapresión.

Por último decir que en la actualidad no se conocen centrales eléctricas que utilicen el proceso y los elementos que se propone mediante la presente invención, como ciclo combinado para la producción de energía eléctrica ni tampoco para la obtención de energía térmica, proveniente de los paneles solares térmicos y de la termorregulación de los paneles solares fotovoltaicos de doble efecto, según lo referido con anterioridad y que corresponden a las ya comentadas Patentes de Invención números 200801521 Y 200701042.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En lo sucesivo, cada vez que se haga alusión a paneles solares fotovoltaicos de doble efecto y a paneles solares térmicos, nos estaremos refiriendo siempre a los descritos en la P 200701042 Y P 200801521, respectivamente, y que han sido citadas con anterioridad.

Concretamente, la central eléctrica termo-fotovoltaica de ciclo combinado que se preconiza, se basa en una inicial generación de electricidad en una primera fase, conseguida a través de los paneles solares fotovoltaicos de doble efecto, de manera que la electricidad generada puede ser entregada a red, almacenada por sus respectivos acumuladores en instalaciones aisladas y/o utilizada de forma combinada, mientras que la energía térmica necesaria para obtener vapor de agua se consigue inicialmente y de forma común a través de los paneles solares fotovoltaicos de doble efecto y a través de los paneles solares térmicos, objeto de las dos anteriores Patentes referidas, y cuyos paneles de uno y otro tipo se utilizan complementariamente para transformar el agua caliente obtenida en ambos paneles en vapor de agua, con temperatura/presión suficiente para hacer mover la turbina o turbinas que moverán a su vez el alternador o alternadores que serán los que de forma complementaria producirán y entregarán la electricidad generada a la red, o bien a la instalación aislada para su consumo, o bien ambas cosas a la vez, cuando ello sea necesario.

Además de la utilización de los dos tipos de paneles anteriormente comentados para obtener vapor de agua, es necesaria una energía adicional que puede provenir de multitud de fuentes, ya sea en solitario y/o en conjunción y complementariamente con otras, pudiendo ser una de las posibles fuentes la propia electricidad generada por los paneles fotovoltaicos, o bien la combustión de gas natural o cualquier otro combustible en caldera apropiada, o incluso la electricidad proveniente de la red, y/o un conjunto de todas ellas en función de multitud de variables, sin que en ningún caso lleguen a ser excluyentes unas de otras.

En cualquier caso, el proceso finaliza siempre dando y buscando aprovechamiento a toda la energía térmica obtenida en todo momento, así como a la resultante del proceso de refrigeración y condensación del vapor de agua utilizado y/o a los gases de la combustión que se hayan producido.

En cuanto a los paneles solares fotovoltaicos de doble efecto utilizados en la central termo-fotovoltaica de ciclo combinado, el objetivo fundamental de esos paneles es conseguir que los mismos trabajen a una temperatura idealmente cercana a los 25°C, al objeto de aumentar sensiblemente su rendimiento, para lo cual esos paneles son termo regulables.

Por lo tanto, si se habla de refrigerar los paneles fotovoltaicos, que sería la mayoría de las veces, se conseguirá generar una energía térmica que anteriormente era despreciada, o mejor dicho considerada indeseable toda vez que el incremento de temperatura que sufren los paneles lleva consigo una disminución considerable de su eficacia eléctrica.

Pues bien, en el presente caso, esa energía térmica en forma de agua calentada, a una temperatura...

1a._ Central eléctrica termo-fotovoltaica de ciclo combinado, que basándose en utilizar o hacer coexistir en la generación de energía al menos dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua, y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión, consiguiéndose esa energía eléctrica mediante una turbina de gas que utiliza vapor de agua, en tanto que el ciclo de consecución de vapor de agua se hace por medio de una o mas turbinas de vapor, se caracteriza porque incluye combinadamente un parque de paneles solares fotovoltaicos de doble efecto (10) especiales, y un parque de paneles solares térmicos

(11) especiales, proporcionando en el primer caso energía eléctrica fotovoltaica y a la vez agua o líquido caloportador caliente proveniente de un circuito de control (13) hidráulico/eléctrico de termorregulación, almacenándose ese agua caliente en una primera etapa en un tanque (16) , procediendo el agua o líquido caloportador de un tanque primario (12) ; habiéndose previsto que el agua caliente o líquido caloportador del tanque

(16) se hace pasar, tras su paso por el correspondiente cuadro de control eléctrico hidráulico (17) , al parque de paneles solares térmicos (11) , para conseguir un agua o líquido caloportador a la máxima temperatura, siendo almacenado en un tanque (18) , como líquido caliente de segunda etapa, siendo éste suministrado posteriormente a la correspondiente central eléctrica (19) de cogeneración de ciclo combinado con caldera de vapor de agua y/o gas, complementándose con un recuperador/condensador de agua

(20) Y con una caldera (21) en la que el agua o líquido caloportador se calienta hasta obtener vapor de agua, con una temperatura y presión suficiente para hacer trabajar eficazmente la turbina o turbinas asociadas.