La aplicación directa de la energía solar para la generación de electricidad se puede realizar a través de sistemas de concentración termal, compuestos por tres sub-sistemas; uno colector y concentrador de energía radiante, uno receptor de ésta que la transforma en energía térmica y un sistema de conversión de potencia, que genera electricidad. El objetivo principal del trabajo fue el de aportar elementos cuantitativos para futuros diseños de este tipo de sistemas en Chile, al realizar un estado del arte de la tecnología y una evaluación técnica de una planta de generación termosolar de electricidad, además de la estimación de la inversión que ésta requiere. Existen diversos sistemas termosolares de concentración, que se clasifican de acuerdo al seguimiento solar que realizan, o la temperatura que alcanzan en su concentración. Dentro de los sistemas de seguimiento solar en un eje y de temperatura media (~400°C), están los colectores cilindro-parabólicos, los reflectores lineales Fresnel y los reflectores lineales compactos Fresnel. Entre las tecnologías de seguimiento solar en dos ejes y temperatura alta (sobre 800 °C) se encuentran los discos paraboidale s, los sistemas de receptor central y los sistemas de receptores centrales distribuidos. Entre las tecnologías de baja temperatura (~100°C), destacan las chimeneas solares. En este trabajo se evaluó una planta de colectores cilindro-parabólicos, por ser la tecnología más desarrollada, para el norte de Chile. Para esto, se escogió la ciudad de Calama como posible localización por sus altos índices de radiación solar y favorables condiciones para la distribución de la energía generada. La planta evaluada posee un conducto, ubicado en el punto focal de la parábola, por donde circula un fluido térmico como sistema receptor y una turbina de vapor como sistema de conversión de potencia. La planta posee 60 colectores, con un área de captación total de 32.700 [m2 ] y un funcionamiento de 4.745 horas al año para una generación anual de 16,8 [GWh]. La generación máxima diaria no supera los 9 [MWh] para aprovechar la exención de pago de peaje de distribución fijada por la ley 19.940, que regula el sistema eléctrico en Chile. Una estimación preliminar de la inversión a realizar arroja que es necesario invertir aproximadamente 1.900 [US$/kW instalado], considerando los equipos e insumos principales. Este valor se obtuvo utilizando información basada en estudios internacionales, realizando cotizaciones nacionales de los espejos a utilizar y modificando el diseño del receptor para reducir costos con respecto a valores internacionales. Además, se evaluaron los posibles ingresos adicionales al proyecto producto de la venta de bonos de carbono. De acuerdo con los resultados obtenidos, se recomienda complementar el presente trabajo con un estudio similar de pre-factibilidad técnica y económica que permita determinar de manera más precisa los costos y el valor final de la energía producida.

Submitted by Márcio Maia (marciokjmaia@gmail.com) on 2016-08-08T12:09:17Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3228826 bytes, checksum: ddfaa133f9f8a9a5a4d1f5233fb205a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-08T12:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3228826 bytes, checksum: ddfaa133f9f8a9a5a4d1f5233fb205a5 (MD5) Previous issue date: 2016-04-22 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / With the increase of global perspectives regarding renewable energy and the use of concentrated solar thermal energy, with the goal of increasing the flow of solar radiation incident on the thermal has been shown to be a viable solution for electric power generation. The heliostats devices have the ability to track the Sun and reflect the radiation in a pre-set fixed point, usually known as solar tracking Tower in the middle of the field of heliostats devices. The solar towers have been aim of studies because they have a great potential for electric generation. The higher the desired concentration values of the system, the higher the accuracy requirements tracking and reflection of the heliostats, and the quality of reflective surfaces will be. This study aims to design and construction of the heliostat of two degrees of freedom for power generation in solar Tower systems using control methods for tracing and reflection on LabView platform. Applying tracking algorithms based on the solar behavior equations and mechanical design, allowing a two degrees’ freedom dynamic, it was gain results with 0.201 degrees in precision in the tracking of radiation reflection. / Com o aumento das perspectivas mundiais a respeito das energias renováveis e a utilização da energia solar térmica concentrada, com o objetivo de aumentar o fluxo de radiação solar incidente em sistemas térmicos tem se mostrado uma solução viável para geração de energia elétrica. Os dispositivos heliostatos tem a capacidade de rastrear o sol e refletir a radiação em um ponto fixo pré – estabelecido, normalmente conhecido como torre solar localizando se ao meio de um campo de dispositivos heliostatos. As torres solares tem sido alvo de estudos por possuir um grande potencial para geração de energia elétrica. Quanto maior os valores de concentração pretendido do sistema, maiores serão os requisitos de precisão de rastreamento e reflexão do heliostato e da qualidade das superfícies refletoras. Este trabalho tem como objetivo de projeto e construção de um heliostato de dois graus de liberdade para geração de energia em sistemas de torres solares utilizando métodos de controle para rastreamento e reflexão ótima em plataforma LabView. Aplicando algoritmos de rastreamento baseado nas equações de comportamento solar e projeto mecânico permitindo uma dinâmica de dois graus de liberdade foi obtido resultados de 0,201 graus de precisão no rastreamento de reflexão da radiação.