Modelado termodinámico de una planta solar térmica hibrida de ciclo Brayton en Colombia

espanolIntroduccion: Actualmente en Colombia, existe gran interes por la aplicacion de energias renovables y la diversificacion de la matriz energetica. Por lo tanto, en el presente trabajo se muestran los resultados de la simulacion de una planta solar termica hibrida de ciclo Brayton cerrado en Colombia, que recibe calor de un sistema de concentracion de torre central y heliostatos. El recurso solar se estima por un modelo horario, adicionalmente cuenta con una camara de combustion que utiliza gas natural como combustible, la cual garantiza la estabilidad del calor suministrado a la planta. La ubicacion de la planta se selecciona en funcion de la radiacion global y difusa media diaria mensual, y adicionalmente, se realiza una simulacion de los principales parametros de operacion, optimizando la potencia y el rendimiento global en funcion de la relacion de presion. Por ultimo, se realiza un analisis exergetico de la planta, especialmente de los componentes afectados por la variacion de la radiacion en el dia. Objetivo: Evaluar una planta solar termica de concentracion de ciclo Brayton cerrado, desde el punto de vista energetico y exegetico bajo las condiciones ambientales de Colombia. Metodologia: Integrar en lenguaje modelica, por medio de un compilador Dymola un modelo de recurso solar, un modelo energetico y un modelo exergetico aplicado a las condiciones ambientales de Colombia. Resultados: Se presenta el analisis correspondiente a la evolucion de los principales parametros de operacion de la planta a lo largo del dia, la variacion del rendimiento y la potencia en funcion de la relacion de presiones. Conclusiones: Es viable tecnicamente la operacion de una planta solar termica de concentracion de ciclo Brayton en algunos lugares de Colombia, dado el recurso solar disponible y el ahorro de combustible que genera a pesar del detrimento del rendimiento energetico y exergetico. EnglishIntroduction: In Colombia, there is great interest in the application of renewable energy and the diversification of the energy matrix. Therefore, in this work, are presented the results of the simulation of a hybrid solar thermal plant of closed Brayton cycle in Colombia, that receives heat from a concentration system of central tower and heliostats. The solar resource is estimated by a time model validated initially, additionally with a combustion chamber that uses natural gas as fuel, which guarantees the stability of the heat supplied to the plant. The location of the plant is selected based on the global and diffuse average monthly radiation per day, and additionally, a simulation of the main operating parameters is carried out, optimizing the power and overall performance as a function of the pressure ratio. Finally, an exergy analysis of the plant is developed, especially of the components affected by the variation of the radiation during the day. Objective: Evaluate a thermal solar plant of closed Brayton cycle concentration, through an energetic and exegetical analysis under the environmental conditions of Colombia. Methodology: Integrate a model of solar resource, an energetic model and an exergy model applied to the environmental conditions of Colombia in model language in a Dymola compiler. Results: The evolution of the main operating parameters of the plant throughout the day, the variation of the performance and the power depending on the pressure ratio are presented and analyzed. Conclusions: It is technically feasible the operation of a solar thermal plant of concentration of Brayton cycle in some places of Colombia, given the available solar resource and the fuel saving that it generates despite the detriment of the energetic and exegetical performance.