O júri do prêmio ao artigo científico do quarto da escola técnica superior de engenharia, reconhecendo a alta qualidade de todas as publicações do concurso, após as deliberações apropriadas nas quais os critérios são levados em consideração com base em vários indicadores bibliométricos, decidiu decidir Por unanimidade de seus componentes, conceda o prêmio ao artigo científico do trimestre do ETSI: outubro a dezembro de 2021, ao seguinte trabalho: "Avaliação technoeconômica e operacional de usinas solares concentradas com um sistema de suporte duplo", Applied Energy, vol. 302, novembro de 2021, desenvolvido por Raúl Ernesto Gutiérrez Álvarez, Pedro García Haro e Alberto Gómez Barea. Doi 10.1016/j.apenergy

Embora as usinas de energia térmica solar concentradas (CSP) sejam tecnologias comerciais, nos últimos anos sua implantação em uma escala maior foi limitada devido aos seus altos custos de investimento e maior complexidade em relação a outras tecnologias. No entanto, o papel que esses sistemas podem desempenhar como fornecedores renováveis ​​de eletricidade gerenciável pode ser crucial para a descarbonização de futuras redes elétricas. Espera -se que os Serviços Auxiliares de que a energia renovável gerenciável (despacho) entregue ao sistema elétrico favorecerá maior participação de tecnologias renováveis ​​intermitentes e de menor custo, como solar fotovoltaico e eólico.

Devido à sua capacidade de ter sistemas de armazenamento de energia (TES), as plantas CSP são capazes de gerar eletricidade quando o sol está oculto, evitando a necessidade de operar plantas combinadas do ciclo de gás natural. No entanto, para operar como plantas de carga base, as plantas CSP exigem sistemas de backup adicionais para os TEs e que podem ser gerenciados, mas mantendo sua natureza renovável. Nesse sentido, a hibridação entre os sistemas de conversão de CSP e biomassa surge como uma alternativa interessante para aumentar o desempenho das plantas de CSP, por um lado, e aliviar, por outro, os riscos associados ao consumo de grandes quantidades de biomassa em centrais de bioenergia.

Em nosso estudo, há uma análise detalhada dos benefícios da integração de um sistema de backup duplo completamente renovável (com base em biomassa e armazenamento de energia térmica) em plantas CSP. Eles foram tomados como casos de estudo, o recurso solar de Sevilha e duas plantas de capacidade de 50 MWe cada uma, com base nas tecnologias de coletores de cilindro-parabólicos e torre solar. Nos dois casos, com a integração de uma caldeira de biomassa e com um modo de hibridação paralelo ao bloco de energia. Além disso, 7 estratégias de operação para caldeira de biomassa foram propostas e modeladas em combinação com 5 níveis de capacidade para o sistema de armazenamento térmico (de 0 a 20 horas). Finalmente, a metodologia do processo analítico hierárquico (AHP) foi utilizado como uma ferramenta de decisão multicriteriosa para avaliar comparativamente o desempenho técnico, econômico e operacional de todos os casos propostos.

Os resultados mostram que a participação da biomassa de backup favorece a operação do sistema como uma planta de carga base, aumentando o fator de capacidade (CF) em até 71%, a eficiência elétrica líquida em até 10%e reduzindo o custo do custo de geração de até 56%, em comparação com as plantas CSP autônomas. Para o recurso solar considerado (Sevilha), os custos de geração razoável (0,153 USD/kWh) podem ser obtidos para compensação equilibrada entre biomassa e TES, permitindo ao mesmo tempo um suprimento de energia firme (cf ≥ 80%) e reduzir a flexibilidade necessária para a caldeira. A inclusão de grandes recursos do TES reduz a demanda anual por biomassa e acentua a complementaridade sazonal entre os recursos solares e de biomassa. Finalmente, as plantas CSP com um sistema de backup duplo representam uma opção promissora para locais nos quais os recursos solares e de biomassa têm disponibilidade moderada.

Este prêmio é financiado por meio de ajuda para atividades de disseminação científica do próprio Plano de VII para pesquisa e transferência da Universidade de Sevilha.