Modelado termodinámico de una planta solar térmica hibrida de ciclo Brayton en Colombia

Abstract

Introducción: Actualmente en Colombia, existe gran interés por la aplicación de energías renovables y la diversificación de la matriz energética. Por lo tanto, en el presente trabajo se muestran los resultados de la simulación de una planta solar térmica hibrida de ciclo Brayton cerrado en Colombia, que recibe calor de un sistema de concentración de torre central y heliostatos. El recurso solar se estima por un modelo horario, adicionalmente cuenta con una cámara de combustión que utiliza gas natural como combustible, la cual garantiza la estabilidad del calor suministrado a la planta. La ubicación de la planta se selecciona en función de la radiación global y difusa media diaria mensual, y adicionalmente, se realiza una simulación de los principales parámetros de operación, optimizando la potencia y el rendimiento global en función de la relación de presión. Por último, se realiza un análisis exergético de la planta, especialmente de los componentes afectados por la variación de la radiación en el día. Objetivo: Evaluar una planta solar térmica de concentración de ciclo Brayton cerrado, desde el punto de vista energético y exegético bajo las condiciones ambientales de Colombia. Metodología: Integrar en lenguaje modélica, por medio de un compilador Dymola un modelo de recurso solar, un modelo energético y un modelo exergético aplicado a las condiciones ambientales de Colombia. Resultados: Se presenta el análisis correspondiente a la evolución de los principales parámetros de operación de la planta a lo largo del día, la variación del rendimiento y la potencia en función de la relación de presiones. Conclusiones: Es viable técnicamente la operación de una planta solar térmica de concentración de ciclo Brayton en algunos lugares de Colombia, dado el recurso solar disponible y el ahorro de combustible que genera a pesar del detrimento del rendimiento energético y exergético.