La duración de este proyecto se ha estimado en 3 años, siendo el comienzo del mismo el día 01/01/2015 y el fin del proyecto el día 31/12/2017. Se ha solicitado una ampliación del proyecto durante los primeros meses del año 2018 para poder finalizar la validación del sensor en una central termosolar.
El objetivo general del proyecto es el desarrollo de un sensor específico de H2 según la patente: “ES2425002- Método de detección y cuantificación de hidrógeno en un aceite caloportador”. Dicho sensor se empleará para la detección on-line de la generación de H2 en el fluido caloportador de las centrales cilindro- parabólicas.
El aceite térmico de las centrales termosolares cilindro-parabólicas es una mezcla eutéctica de difenilo y óxido de difenilo que se degrada con el paso del tiempo generando hidrógeno.
El hidrógeno permea a través del tubo absorbedor hacia la cámara de vacío lo que provoca una reducción del nivel de vacío y un aumento de las pérdidas térmicas del tubo receptor, que se traduce en una menor eficiencia de la central termosolar. La detección y cuantificación continua mediante fluorescencia de la formación de H2 en aceite permite realizar el mantenimiento preventivo, evitando la permeación de H2 a la cámara de vacío de los tubos receptores garantizando su eficiencia y durabilidad. Este hecho permitirá minimizar los costes de Operación y Mantenimiento (O&M) y maximizar el rendimiento de la central termosolar.
Los objetivos específicos que se buscan con el proyecto y las actividades relacionadas a realizar son las siguientes:
• Análisis preliminar de la problemática y de las propiedades ópticas de los fluidos caloportadores (HTF).
• Diseño del prototipo de sensor de sensibilidad y reproducibilidad adecuados.
• Diseño del sistema de inserción del sensor de H2 en la central termosolar.
• Protocolo de degradación térmica acelerada de HTF en laboratorio.
• Puesta en marcha del reactor en el laboratorio.
• Ensayos de degradación térmica del HTF en el reactor en laboratorio.
• Caracterización del prototipo de sensor en laboratorio.
• Ensayo del sensor en una central termosolar.
• Simulación del efecto del estado del aceite en el funcionamiento de las centrales termosolares.
• Propuesta de labores de operación y mantenimiento de las centrales termosolares mejoradas.
• Análisis de fabricación en serie del sensor desarrollado.
El resultado principal de este proyecto será la monitorización continua del estado del aceite térmico del circuito solar de las centrales termosolares mediante el sensor desarrollado.
Este hecho permitirá realizar acciones preventivas de mantenimiento en función del estado del aceite caloportador y el desarrollo de estrategias de operación, por lo que se reducirán los costes de operación y mantenimiento.
De manera adicional, durante la realización de este proyecto se va a realizar un estudio de la cinética de la degradación del aceite, proponiéndose y ensayándose ciclos que representen la vida de los aceites caloportadores en una central comercial. Este estudio de la cinética permitirá conocer los procesos de degradación térmica del aceite que tienen lugar en las centrales termosolares, gracias a lo cual se podrán establecer unas pautas adecuadas de O&M.
Otro impacto que tendrá el sensor desarrollado es el aumento de la eficiencia de la central termosolar. Llevando a cabo una monitorización continua del estado del fluido caloportador de las centrales termosolares y la presencia de H2 en el mismo se podrán realizar las tareas de mantenimiento preventivo necesarias para evitar que dicho gas permee hacia la cámara de vacío de los tubos receptores. Este hecho garantizará que se mantenga el nivel de vacío necesario disminuyendo las pérdidas térmicas y aumentando la eficiencia de la central.
Del mismo modo, mediante la implementación del sensor de H2 en las centrales termosolares se producirá un aumento de la fiabilidad de los componentes y su vida útil. Al requerir menos recursos debido al aumento en la fiabilidad, se consigue que la tecnología termosolar presente un menor coste y un menor impacto sobre el medio ambiente.
Una ventaja adicional es que producirá un incremento de la seguridad laboral, ya que el sensor opera de manera desatendida y remota, sin intervención de operador alguno tras su instalación, evitando los riesgos asociados a la manipulación de un fluido a alta temperatura.
La industria solar termoeléctrica en España es referente mundial en la tecnología solar de concentración. El sensor desarrollado en el proyecto será producido empleando medios locales, lo que fortalecerá la industria tecnológica local. Este sensor podrá ser introducido en las centrales que hay en operación, en construcción y en fase de desarrollo en España, y además, debido al liderazgo de la industria termoeléctrica en España podrá ser exportado al resto de centrales en el mundo.
