Development of a control strategy to compensate transient behaviour due to atmospheric disturbances in solar thermal energy generation systems using short-time prediction data

Abstract

La energía solar térmica concentrada (CSP) es una forma prometedora de energía renovable que puede aprovechar la energía del sol y ayudar a sustituir el uso de combustibles fósiles para la generación de electricidad. Sin embargo, enfrenta retos para aumentar su despliegue a nivel mundial. Las torres solares, un tipo de tecnología CSP, se componen principalmente de un campo solar y una torre en la que un receptor funciona como intercambiador de calor para alimentar un bloque de potencia. El campo solar está formado por miles de heliostatos, que son espejos capaces de seguir el sol y proyectar la luz solar concentrada sobre el receptor. Las torres solares con almacenamiento térmico funcionan continuamente, pero están sujetas a perturbaciones causadas por la interacción de la luz solar con la atmósfera. Este comportamiento puede afectar la integridad del receptor. Para determinar la posición de cada helióstato se utilizan complejos métodos de optimización. Sin embargo, estos métodos están sujetos a incertidumbre en los parámetros y no pueden compensar perturbaciones en tiempo real, como las nubes, debido a su costo computacional. Esta tesis aborda esta cuestión como un problema de control, reduciendo el número de variables. En lugar de encontrar el ángulo de elevación y azimutal para miles de helióstatos, se utilizan dos variables dentro de grupos de helióstatos. A continuación, se implementa una estrategia de control por retroalimentación, aprovechando esta reducción dimensional. Además, la metodología desarrollada en esta tesis utiliza información de un sistema de predicción de radiación solar a corto plazo de última generación, dentro de una novedosa estrategia de control adaptativo para el campo solar.