Proyecto Dish Stirling

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR

INGENIERÍA INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA

ANÁLISIS DE UN SISTEMA DE DISCO PARABÓLICO CON
MOTOR STIRLING.

Alumno: Jorge Losada San José
Tutor: Pedro A. Rodríguez Aumente

Marzo 2009

I

JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
En los últimos años, el consumo mundial de energía ha aumentado de manera espectacular.
Determinados factoresrelacionados con los combustibles fósiles, como la subida de los precios
del crudo, la inestabilidad de los mercados, los problemas geopolíticos y el enorme consumo
por parte de los mercados emergentes han generado una crisis energética global.
A este problema debemos añadir las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que en su
mayor parte, derivan de la quema de combustibles fósiles para laproducción de energía. En la
actualidad, la opinión pública mundial ha centrado el debate en el problema del cambio
climático.
Teniendo en consideración la situación descrita anteriormente, los países energéticamente
dependientes del exterior, como lo son los de la Unión Europea, y muy concretamente España,
se han visto obligados a modificar sus políticas energéticas. Así, las nuevas políticasenergéticas se plantean sobre tres objetivos fundamentales:
-

conseguir una mayor independencia en el ámbito energético
hacer un uso eficiente de la energía
reducir al mínimo el impacto medioambiental

La mejora de las técnicas de quema de carbón y el nuevo despegue de la energía nuclear,
junto con el desarrollo de otras nuevas técnicas tratan de lograr la consecución de los objetivos
anteriormentemencionados. En este camino, las energías renovables han de jugar un papel
muy destacado, ya que ni emiten gases de efecto invernadero y ni se agotan.
Entre las distintas tecnologías renovables disponibles en España, se destacan dos en la
actualidad: la energía eólica y la energía solar. Aprovechando la energía del viento y del sol
respectivamente, estas dos tecnologías se han convertido en la punta delanza del desarrollo
sostenible en nuestro país. Centrándonos en la energía solar, el Ministerio de Industria,
Turismo y Comercio, clasifica los distintos tipos de aplicaciones que utilizan la energía solar en
tres grupos:
-

energía solar térmica
energía solar termoeléctrica
energía solar fotovoltaica

Analizando las inversiones en energía solar encontramos que la mayor parte de ellas han idodirigidas a la instalación de estaciones fotovoltaicas, cuyos rendimientos energéticos oscilan
entre el 10 % y el 15 %, mientras que por otro lado encontramos inversiones más reducidas en
la generación eléctrica basada en instalaciones solares térmicas de alta temperatura, que
estando en su mayor parte en fase de desarrollo de prototipos, presentan rendimientos
mayores que los sistemas fotovoltaicos.Entre los sistemas térmicos de alta temperatura encontramos los sistemas disco parabólico,
que en su variante con motor Stirling obtienen rendimientos que llegan hasta picos del 30%,
estando su valor promedio, por encima del 20 %. Estos discos parabólicos han evolucionado
tanto en Europa como en EE.UU. hacia la construcción de unidades autónomas conectadas a
motores Stirling situados en el foco,con potencias de 7-25 kW. Los sistemas disco-Stirling
presentan una alta eficiencia en la conversión de la radiación solar en energía eléctrica, de
entre el 25-30% en condiciones nominales de operación. Además, se pueden conseguir
relaciones de concentración superiores a 3000, lo que permite alcanzar temperaturas entre 650

II

y 800°C y eficiencias nominales en los motores Stirling entre 30-40%,lo que podría convertir a
este sistema de generación eléctrica en uno de los que obtengan un mayor éxito en el futuro.
Debido a ello, el presente documento analiza su viabilidad en el ámbito energético, económico
y socio-ambiental y trata de concluir si el sistema disco Stirling es realmente una alternativa de
futuro.

III

ÍNDICE
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
1.0 Sistemas de producción de energía...