Procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica.

Procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica híbrida con un calentamiento de fluidos portadores realizado con combustible y un calentamiento termosolar de estos fluidos,

en el que una primera fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento de fluidos portadores realizado con combustible y una segunda fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento termosolar de fluidos portadores,

en el que el calor absorbido por un fluido portador termosolarmente calentado se transmite a un circuito de un fluido portador de una parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible,

en el que, cuando, partiendo de un estado básico, resulta necesario un brusco aumento o disminución de la potencia total entregada por la central eléctrica,

se aumenta o disminuye primero por breve tiempo de una manera correspondiente la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar para proporcionar una potencia de reserva potencia o negativa, y

seguidamente se aumenta o disminuye lentamente de una manera correspondiente la primera fracción basada en el calentamiento realizado con combustible y se vuelve a disminuir o aumentar de manera correspondiente la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar,

y en el que se aumenta o disminuye la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar por enfoque o desenfoque de conectores solares, por caudal aumentado o disminuido del fluido portador termosolarmente calentado y/o por vaciado o llenado de un acumulador lleno del fluido portador termosolarmente calentado.

Procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica.

La invención concierne a un procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica de tal manera que, cuando, partiendo de un estado básico, resulta necesario un brusco aumento o descenso de la potencia total (potencia instantánea) entregada por la central eléctrica, se proporciona por breve tiempo una potencia de reserva positiva o negativa (correspondiente) . Un procedimiento de esta clase ha sido revelado, por ejemplo, en el documento US-A5924287.

Para centrales eléctricas que cooperan en un combinado de redes existen determinados requisitos impuestos respecto de la potencia de reserva que se debe mantener. Dado que la energía eléctrica no se puede almacenar en un volumen apreciable, se tiene que establecer siempre en un combinado de redes un equilibrio entre la potencia alimentada por las centrales eléctricas y la potencia tomada por consumidores. En un funcionamiento normal este equilibrio de potencia se alcanza a una frecuencia nominal que en Europa asciende a 50 Hz, rotando con número de revoluciones constante los generadores de central eléctrica acoplados rígidamente en frecuencia por medio de la red. Cada perturbación del equilibrio de potencia tiene como consecuencia una variación del número de revoluciones y, por tanto, de la frecuencia. El mantenimiento del equilibrio de potencia se consigue en las centrales eléctricas implicadas por mantenimiento de una potencia de reserva. Para poder reaccionar a perturbaciones o a solicitudes de carga de los consumidores variadas casi de golpe se tiene que mantener una potencia de reserva por parte de los productores. Así, por ejemplo, según las actuales disposiciones en Alemania o en Europa se cumple que la potencia activa eléctrica de un bloque de centrales eléctricas implicadas puede incrementarse dentro de 30 s en al menos un 2% (véase Verband der Netzbetreiber VDN e.V. en el VDEW, "Transmission Code 2007 - Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber", Versión 1.1, Berlín, agosto de 2007, Capítulo 3.3.7.1, páginas 27/90, o UCTE Operation Handbook, Policy P1, Bruselas, V2.2, 20.07.2004) .

En una "central eléctrica de combustible", término bajo el cual se deberá entender aquí una central eléctrica que quema combustibles fósiles o una central eléctrica nuclear, una variación tan rápida de la potencia entrega por la central eléctrica no puede lograrse por variación del volumen de combustible empleado (variación de la cantidad de combustible fósil alimentada o variación de la posición de las barras de control y las barras absorbedoras en una central eléctrica nuclear) . Por este motivo, en tales centrales no se abren usualmente del todo las válvulas de admisión de las turbinas (de modo que la entrega de potencia dependería solamente de la presión de salida del generador de vapor) , sino que se estrangulan tales válvulas para poder proporcionar una reserva de segundos por apertura de las válvulas. Otra posibilidad conocida de proporcionar una rápida reserva de segundos consiste en desconectar por breve tiempo y provisionalmente unos precalentadores de alta presión o de baja presión del lado del vapor y/o del lado del agua para obtener la energía para las turbinas derivada de dichas turbinas para estos elementos (es decir, dejar dicha energía en las turbinas) .

En las medidas citadas es desventajosa la reducción del rendimiento de la instalación o un mantenimiento no rentable de una potencia de reserva que está ligado, por ejemplo, a la estrangulación permanente de las válvulas de admisión de las turbinas. Por tanto, el cometido de la invención consiste en evitar estos inconvenientes.

Según la invención, se resuelve el problema por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 1. La invención se fundamenta en la idea básica de aprovechar, mediante la creación de una central eléctrica híbrida con un calentamiento termosolar adicional de fluidos portadores, las posibilidades de una rápida variación de potencia que se ofrecen de esta manera.

En un procedimiento según la invención para el funcionamiento de una central eléctrica híbrida con un calentamiento de fluidos portadores realizado con combustible y un calentamiento termosolar de estos fluidos, una primera fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento de fluidos portadores producido por combustible y una segunda fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento termosolar de fluidos portadores. El calor absorbido por un fluido portador termosolarmente calentado es transferido a un circuito de un fluido portador de una parte de central eléctrica que funciona con combustible. Cuando, partiendo de un estado básico, resulta necesario un brusco aumento o descenso de la potencia total entregada por la central eléctrica, se procede primero a incrementar o disminuir correspondientemente por breve tiempo la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar para proporcionar una potencia de reserva positiva o negativa. A continuación, se incrementa o disminuye lentamente de manera correspondiente la primera fracción basada en el calentamiento realizado por combustible y se disminuye o incrementa nuevamente de manera correspondiente la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar. El lento incremento o disminución de la primera fracción basada en el calentamiento realizado por combustible puede utilizarse inmediatamente después del breve incremento o disminución anterior de la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar; sin embargo, se puede empezar también tan solo en un instante posterior. Asimismo, la lenta disminución o incremento correspondiente de la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar (es decir, el restablecimiento de la reserva) no tiene que efectuarse en sincronismo con el lento incremento o disminución de la primera fracción basada en el calentamiento producido por combustible. La segunda fracción basada en el calentamiento termosolar se incrementa o disminuye por enfoque o desenfoque de colectores solares, por un caudal incrementado o disminuido del fluido portador termosolarmente calentado y/o por vaciado o llenado de un acumulador lleno del fluido portador termosolarmente calentado.

La posibilidad de proporcionar una reserva de segundos basándose en el calentamiento termosolar añadido de fluidos portadores tiene, además, la ventaja de que se reducen los costes de inversión y de explotación para la generación termosolar de corriente debido a la integración en la generación de energía ya existente o en una generación de energía de todos medios necesaria que opere con combustible. Además, el aprovechamiento de la generación de energía realizada con combustible hace posible de manera rentable un funcionamiento ininterrumpido durante las 24 horas del día.

Otra ventaja de la combinación según la invención del calentamiento de fluidos portadores realizado por combustible y por vía termosolar consiste en que pueden hacerse más económicos los procesos de arranque de la parte de central eléctrica que funciona con combustible.

En una forma de realización preferida se acoplan con una unidad de turbinas el circuito del fluido portador de la parte de central eléctrica que funciona con combustible, al cual se transmite el calor absorbido por un fluido portador termosolarmente calentado, de modo que el fluido portador termosolarmente calentado no tiene que ser acoplado también con una unidad de turbinas separada. Esta coproducción de corriente de la fracción de energía termosolarmente generada en el juego de turbinas de la parte de central eléctrica que funciona con combustible conduce a un rendimiento netamente mejor y a un aprovechamiento mejor de la energía termosolarmente proporcionada que los que se tendrían en el caso de un juego de turbinas separado para una generación de corriente puramente termosolar. Además, debido a este acoplamiento se reducen considerablemente los costes de inversión y de explotación para la generación de corriente termosolar. En el lado de la inversión se suprimen sustancialmente los costes para un circuito de agua-vapor propio, incluyendo el juego de turbinas de vapor, el circuito de refrigeración en el extremo frío y la derivación de corriente eléctrica. En el lado de los costes de explotación se reducen los costes corrientes para personal, reparación, revisión, mantenimiento y seguros.

En una forma de realización preferida la segunda fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica, la cual se basa en el calentamiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de funcionamiento de una central eléctrica híbrida con un calentamiento de fluidos portadores realizado con combustible y un calentamiento termosolar de estos fluidos, en el que una primera fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento de fluidos portadores realizado con combustible y una segunda fracción de la potencia total entregada por la central eléctrica se basa en el calentamiento termosolar de fluidos portadores, en el que el calor absorbido por un fluido portador termosolarmente calentado se transmite a un circuito de un fluido portador de una parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible, en el que, cuando, partiendo de un estado básico, resulta necesario un brusco aumento o disminución de la potencia total entregada por la central eléctrica, se aumenta o disminuye primero por breve tiempo de una manera correspondiente la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar para proporcionar una potencia de reserva potencia o negativa, y seguidamente se aumenta o disminuye lentamente de una manera correspondiente la primera fracción basada en el calentamiento realizado con combustible y se vuelve a disminuir o aumentar de manera correspondiente la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar,

y en el que se aumenta o disminuye la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar por enfoque o desenfoque de conectores solares, por caudal aumentado o disminuido del fluido portador termosolarmente calentado y/o por vaciado o llenado de un acumulador lleno del fluido portador termosolarmente calentado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito del fluido portador de la parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible, al cual se transmite el calor absorbido por un fluido portador termosolarmente calentado, está acoplado con una unidad de turbinas (5-11) , de modo que el fluido portador termosolarmente calentado no tiene que ser acoplado con una unidad de turbinas separada.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la segunda fracción de la potencia total entregada por la central, que se basa en el calentamiento termosolar de fluidos portadores, asciende a menos de 50%, preferiblemente menos de 30%.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, durante el breve aumento o disminución de la segunda fracción basada en el calentamiento termosolar, se aumenta o disminuye la potencia total entregada con una tasa de aproximadamente 2-5% dentro de un intervalo de tiempo de menos de 30 s, preferiblemente con una tasa de aproximadamente 3-5% en menos de 5 s.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, durante el lento aumento o disminución subsiguiente de la primera fracción basada en el calentamiento realizado con combustible, se aumenta o disminuye la potencia total entregada con una tasa de aproximadamente 2-5% dentro de un intervalo de tiempo de al menos 1, 5 min, preferiblemente al menos 3 min.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se reduce el calentamiento termosolar del fluido portador en un estado de funcionamiento normal para proporcionar la potencia de reserva positiva.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado se transmite a un circuito de agua-vapor de la parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el fluido portador termosolarmente calentado comprende agua o vapor y se le alimenta a la parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado es transmitido al circuito de agua-vapor por medio de un intercambiador de calor (14, 17, 38) .

10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado es transmitido a un agua de alimentación de la parte (1) de la central eléctrica que funciona con combustible.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado es transmitido, por medio de un intercambiador de calor (17) , al agua de alimentación tomada de un recipiente (15) de agua de alimentación y que debe aportarse a un generador de vapor (2) .

12. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado es transmitido, por medio de un intercambiador de calor (14) , al agua de alimentación que sale de un condensador (12) pospuesto a una turbina (11) y que debe aportarse a un recipiente (15) de agua de alimentación.

13. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el calor absorbido por el fluido portador termosolarmente calentado es transmitido, por medio de un intercambiador de calor (38) , a agua que se aporta a un sistema (15) de agua de alimentación desde un suministro (39) de agua de alimentación adicional.