A ver si te puedo ayudar:

CALCULO ALMACENAMIENTO TÉRMICO PLANTA CCP 50 MW PARA 10 H

Antes de comenzar con el dimensionado del volumen de los tanques de almacenamiento, hay que conocer la cantidad de energía que está destinada a mantener una carga máxima de 10 horas para el abastecimiento de la energía térmica que necesita la turbina para trabajar de aprovechar al máximo el rendimiento dentro del ciclo rankine.

Se ha estimado una radiación normal directa máxima para la zona, como la que pudiera darse en un día claro, y a partir de la energía sobrante fuera de las horas donde hay radiación solar se ha calculado la energía térmica máxima que la planta es capaz de almacenar.

Se han aplicado las mismas fórmulas empleadas para el cálculo de la producción eléctrica estimada. Se ha elegido el ángulo de incidencia mas beneficioso de todo el año, es decir el solsticio de verano, el 21 de junio, cuando la tierra toma su máxima inclinación respecto al plano del movimiento de traslación (declinación = 23,5º).

Para el cálculo de la energía térmica almacenada lo que se ha hecho es calcular las horas que trabaja la turbina cuando se tiene suficientemente energía aportada por el campo de colectores para que empiece a trabajar el ciclo de potencia, hasta que la radiación solar que llega a los colectores esté por debajo de la máxima admisible por la turbina, en este momento empieza la descarga del almacenamiento de sales.

Entonces, conociendo la producción térmica del campo de colectores, y sabiendo el número de horas que trabaja la turbina cuando se tiene radiación solar, sin tener en cuenta el arranque de la planta (básicamente es un proceso de recirculación de aceite a través del campo de colectores hasta obtener la temperatura de salida diseñada), se puede obtener la energía térmica para almacenamiento aplicando la siguiente fórmula.

Ea = Etotal - (nhoras,sinalmacenamiento x Eturbina,hora)

Donde:

Ea: Energía destinada al almacenamiento (MWht).
nhoras,sinalmacenamiento: Número de horas sin almacenamiento (horas). Aprox 12,5 horas
Eturbina,hora: Energía térmica necesaria que necesita la turbina para estar funcionando durante una hora a su mayor rendimiento (MWht). Aprox 140,84 MWt
ETotal: Energía obtenida, a lo largo del día, absorbida por el campo de colectores (MWht)


Como las horas de funcionamiento de la turbina para esta radiación de diseño son de 22,65 horas, restándole las horas que trabaja la turbina sin almacenamiento (12,5) quedan destinadas para el almacenamiento 10,15 horas.

Las sales fundidas utilizadas para las plantas solares termoeléctricas se conocen como sales solares cuya composición es 60% de nitrato de sodio y un 40% de nitrato potásico, una mezcla eutéctica cuyo punto de fusión esta a 223 ºC, como la salida del tanque caliente esta a 386 ºC, para seguir manteniendo un alto rendimiento en el ciclo de potencia, el salto de temperatura que ha de transferirse al fluido calor portador es de aproximadamente 98 ºC para que pueda transferir la energía necesaria al ciclo de vapor, con lo que el tanque frío se mantendrá a una temperatura de 288 ºC, lo que significa que estamos trabajando por encima del punto de fusión, no obstante ni hay ningún peligro para el cambio de estado de líquido a gaseoso pues se necesita una temperatura por encima de los 600 ºC.

La densidad esta fijada en 1899 kg/m3 y el calor específico de 1.45 kJ/(kg-k) con una relación de las toneladas necesarias de sales para almacenar un 1 MWht de 27,22 (Tn/MWht) a las temperaturas de diseño.

Multiplicando la energía de almacenamiento por la relación de masa y energía se obtiene la cantidad de sales necesarias para cubrir la demanda establecida.

Msales = Ea x Rm,e

Donde:

Msales: La masa de sales del almacenamiento térmico (Ton)
Ea: Energía del almacenamiento térmico (MWht)
Rm,e: La relación masa energía (Tn/MWht).

Puesto que la densidad del fluido de almacenamiento tiene distinta densidad a distintas temperaturas, los dos tanques de almacenamiento no van a tener el mismo volumen, por tanto se calcularan por separado, bastará con dividir las toneladas de sales de las que se dispone entre la densidad del fluido a las temperaturas del tanque según la siguiente fórmula.

Vsales = Msales / dsales(288ºC)

Donde:

dsales: Densidad de las sales
dsales,frio(288ºC) = 1898,76 kg/m3
dsales,caliente(288ºC) = 1855,43 kg/m3

Para mantener las temperaturas adecuadas y compensar las pérdidas que se producen en el tanque, un descenso de la temperatura de varios grados centígrados (aprox. 5ºC), han de instalarse dentro de los tanques unos calentadores que aportan energía a través de las pérdidas por efecto Joule (P=I•R2), estas resistencias ocupan un volumen aproximado del orden del 8% respecto al volumen de sales, con lo que los tanques tendrán que tener un valor de:

Vtanque,frio = Vsales,frio + (Vsales,frio x 0,08)
Vtanque,caliente = Vsales,caliente + (Vsales,caliente x 0,08)

Son los valores mínimos que han de tener los tanques de almacenamiento para asegurar una carga térmica de 1429,62 MWht.

Las alturas de ambos tanques son iguales, por lo que variara de uno a otro únicamente los diámetros, los tanques propuestos poseen unas dimensiones de 16 metros de altura y 42 metros de diámetro para el tanque frío y 16 metros de altura y 42,5 metros de diámetro para el tanque caliente, respectivamente, con lo que cumplen con las expectativas del diseño.

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50 millones de años despues ...