Energías renovables: Retos tecnológicos
Necesidades de I+D e infraestructuras tecnológicas
Fernando Sánchez Sudón
Áreas de actuación
CENER aúna la investigación aplicada con los servicios tecnológicos avanzados, principalmente en las áreas de: energía eólica, energía solar, energía de la biomasa, arquitectura bioclimática y electrónica de potencia.
Energía de la BiomasaActividades
Evaluación de RecursosMétodo de evaluación de biomasas agrarias y forestalesDeterminación de Costes y logística para el abastecimiento de Biomasa
BioetanolLaboratorio de ensayos de caracterización, pretratamiento y fermentación
Desarrollo de procesos fermentativos de biomasas lignocelulósicas para la obtención de etanol
Valorización de residuos agro-alimentarios para la obtención de etanol
Energía de la BiomasaActividades
BiodieselEstudio de cultivos oleaginosos energéticos alternativosMejora de la Eficiencia en el proceso de producción
GasificaciónMedida de alquitranes
Asistencia técnica en tecnologías de gasificación
Asistencia técnica en tecnologías de limpieza de gases
Análisis de ciclo de vida
Arquitectura Bioclimática y Solar TérmicaActividades
Evaluación energéticaDesarrollo de herramientas para evaluación
energética de edificiosDesarrollo de sistemas bioclimáticos pasivos
Certificación energéticaAsesoría en la implantación de entidades para la certificación energética de edificios en las CCAADesarrollo de capacidades para la certificación
energética de grandes edificios o edificios complejos
Integración de RenovablesLaboratorio homologado de captadores solares Asesoría en integración de energías renovables en
la edificaciónDesarrollo de nuevos conceptos de captadores de
solar térmica de media temperatura y su uso en refrigeración
Pabellón de España en la EXPO de Zaragoza
Diseño Bioclimático:• Soportes Generadores de Microclimas• Vidrios de control solar• Sistemas pasivos de refrigeración.
Eficiencia Energética:• Gran Cubierta Energética. Energía Solar Térmica y Fotovoltaica.• Refrigeración solar
Criterios de Sostenibilidad:• Materiales con certificados medioambientales. Reciclados y/o reciclables• Criterios de de-construcción y re-utilización• Ahorro de recursos, energía y agua.
Solar FotovoltaicaActividades Sistemas Fotovoltaicos
Laboratorio de homologación de módulos fotovoltaicosLaboratorio acreditado por ENACEnsayos de módulos de acuerdo con la norma IECEnsayos de producción Certificados oficiales
Solar FotovoltaicaActividades Células Fotovoltaicas
Laboratorio de Caracterización de Células y Materiales Fotovoltaicos
Evaluación estructural, eléctrica y óptica de materialesAsistencia Técnica a la evaluación de los procesos de producción
Tecnologías y Procesos de Producción
Análisis de procesos Reproducción de procesos en LaboratorioMejora en costos y calidad de los procesos Desarrollos de nuevas tecnologías
Laboratorio de Electrónica y Acumulación de EnergíaActividades – Proyectos I+D
Área de Redes y Alta Tensión
Mejorar y aumentar la integración de la energía eólica en el sistema eléctrico asimilándola a una central convencional
- Modelización de aerogenerador /parque- Análisis de la respuesta ante falta (huecos de tensión,
maniobras, etc.)- Configuraciones alternativas de parques (Corrientes
continua – HVDC)
Análisis de flujos de potencia- Régimen estable- Estabilidad transitoria
Laboratorio de Electrónica y Acumulación de EnergíaActividades – Proyectos I+D
Área de Redes y Alta Tensión
Protección contra rayo- Análisis de riesgo por impacto de rayo en instalaciones
- Parques nuevos o existentes- Prevención frente a descargas- Diseño de sistemas de protección contra rayo
Laboratorio de Electrónica y Acumulación de EnergíaActividades
Electrolizador
DC PV Solar
Pila de combustible
Sistema de control
Sistema de cogeneración
Red Eólica DC AC
DC
Almacenamiento H2
H2
H2O
O2 O2 / Aire
H2O
DC
AC
DC
AC
Área de Acumulación de Energía
Mejora de la integración de las energías renovables mediante el uso del HIDRÓGENO como medio de almacenamiento de energía
Producción de HIDRÓGENO mediante electrolisis en picos de producción eólica y reutilización en picos de demanda
- Modelización de sistemas electroquímicos e integración con modelo de parque
- Ciclos combinados (pilas de combustible, turbinas, motores stirling, etc)
- Configuración de parques eólicos (producción H2 en parques on & off-shore)
Energía EólicaActividades
Laboratorio de ensayos de Aerogeneradores
Medición de curva de Potencia, Calidad de Energía, Ruido y Cargas Mecánicas• Ensayos acreditados en
ENAC• Miembro de la red
MeasnetMonitorización de deformaciones estructuralesRealización de ensayos para certificación
Energía EólicaActividades
Energía EólicaActividades
EvaluaciónEstudios de viabilidad de parques eólicosEvaluación de condiciones de viento para diseño de parquesEvaluación mediante CFD en terreno complejoClimatología en emplazamientos sin medida directaMapas eólicosAnálisis de campo eléctrico en parque para protección contra rayos
PredicciónImplantación de predicción de energía en tiempo real Simulación de históricos y simulación económicaDesarrollo del modelo con nuevas técnicas
Meteorológicas y estadísticas
1346791012
603,000 604,000 605,000 606,000 607,000 608,000X_UTM [m]
4,729,000
4,730,000
4,731,000
4,732,000
4,733,000
4,734,000
Y_UT
M [m
]
Mean wind speed 10m [m/s]
Wind mast (10m)
Altitude [m]
5006007008009001,000
Energía EólicaActividades
ADA Análisis de Aerogeneradores
Diseño de Aerogeneradores• Desarrollo de herramientas de diseño
estructural, aerodinámico y eléctrico
Certificación de Aerogeneradores• Acuerdo con DNV para la certificación de
Aerogeneradores• Realización de ensayos para certificación
Diseño de Palas de Grandes Aerogeneradores• Diseño estructural, Aerodinámico, Materiales y
de Proceso de Producción
Energía eólica: Nuevas instalacionesexperimentales
Planta de Ensayo de PalasPlanta de ensayos del Tren de Potencia (Generador, Reductora, Góndola)Túnel de vientoPlanta de ensayo de materiales compuestosParque experimental
Planta de Ensayo de Palas de 70 m
Ensayos de tipo estático:Determinación de propiedades básicas: masa, CdG y momentos de inerciaDeterminación de rigidez a flexión y torsión
Ensayos de tipo dinámico: análisis modal
Planta de Tren de Potencia Ensayos (I)
Banco de tren de potenciaSe realizaran ensayos acelerados de vida de las partes mecánicas y adicionalmente pruebas funcionales, especialmente del generador eléctrico:
Ensayos acelerados de vida de los rodamientos principales del eje de baja.Ensayos acelerados de vida de los engranajes y rodamientos de la multiplicadora.Ensayos funcionales y de carga de los frenos y disco de freno del eje de alta.Ensayos funcionales, de carga y acelerados de vida de los rodamientos del generador y del acoplamiento del eje de alta HSS.
Planta de Tren de Potencia Ensayos (II)
Banco ensayos eléctricosEnsayos funcionales y acelerados de vida (mecánicos/eléctricos/térmicos) del generador y de la electrónica de potencia. Se reproducirán situaciones transitorias eléctricas. Adicionalmente pruebas aceleradas de vida sobre los componentes y conjunto mecánicos del generador y sus rodamientos.
Medida de parámetros eléctricos (resistencia, rigidez dieléctrica, resistencia de aislamiento, forma de onda, curva de descarga, curva de cortocircuito, inercia del rotor)Medidas funcionales (ensayo en vacío, vibraciones, ruido, calentamiento, equipos auxiliares, etc.)Ensayos de sobre velocidad y de sobrecargas transitorias.Ensayos de fatiga (ramp-up y conexión a red)Ensayos de huecos de tensión
Planta de Tren de Potencia Ensayos (III)
Banco ensayo góndolasSe realizarán los siguientes ensayos:
Ensayos funcionales de góndola completa Pruebas de montaje de la góndola con la grúa auxiliarEnsayos del sistema de refrigeraciónEnsayos de huecos de tensión
Servirá además como centro de formación para técnicos de mantenimiento del cliente
Túnel de Viento
Características técnicas (aún por concretar):Sección de ensayo (1.6m x2.2m)10e6 Re (vmax=~90m/s)
Laboratorio de materiales y procesos
-Taller de pruebas de fabricación(Utillaje de medición parámetros proceso , fabricación probetas,fabricación componentes, equipos de medición y control, etc…)
Laboratorio de caracterización fisico-química-mecánica:
(DSC, Viscosímetros, DMTA, Microscopía, Hornos, Muflas, densimetro, gelímetro, Máquina Universal de ensayos …)
Energía Eólica:Desafíos Tecnológicos
Sistemas avanzados de control de la energía cedida a red.Desarrollo de grandes aerogeneradores > 2MWDesarrollo de nuevos materiales y nuevos conceptos de
aerogeneradorDesarrollo de la tecnología off-shoreDesarrollo de modelos avanzados de predicción de viento y
energía
Solar fotovoltaica: Desafíos tecnológicos
Desarrollo de tecnologías de producción de silicio grado solar de bajocoste
Tecnologías para reducción de uso de silicio en la fabricación de células.Lámina delgada
Mejoras en la automatización de procesos de producciónDesarrollo de módulos fotovoltaicoa para integración en la edificaciónDesarrollo de conceptos alternativos al silicio cristalino: Células de
concentracion, células de lámina delgada, estructuras multiunión
Solar termoeléctrica: Desafíos tecnológicos
Realización de las primeras centrales comerciales en las tecnologías de torre y cilindroparabólicos
Mejora y optimización de sistemas concentradoresColectores cilindroparabólicosHeliostatos Discos parabólicos
Desarrollo de sistemas de almacenamiento térmico
Biomasa: desafíos tecnológicos
A. FASES DE PRODUCCIÓN DEL RECURSOMétodos para determinación de estándares de calidadCaracterización física y energética de la biomasaDesarrollo de programas para promocionar los cultivos energéticos
Selección y mejora de especiesMétodos sostenibles para su desarrolloAnálisis de productividad y costos reales
Desarrollo de sistemas y maquinarias de recogida de biomasaSistemas logísticos para suministro
B. FASES DE APLICACIÓN ENERGÉTICA DEL MISMOMejora de sistemas de manejo y alimentación de biomasaDesarrollo de sistemas eficientes y limpios de conversión termoquímicaDesarrollo de sistemas de limpieza de gases en gasificación y combustión
Biocarburantes: Desafíos tecnológicos
PRODUCCIÓN DE MATERIA PRIMACultivos de alta productividadTecnologías para recogida, acondicionamiento, transporte y almacenamiento de la materia prima
BIOETANOLSelección de variedades vegetales que optimicen la relación almidón-proteína.Búsqueda y selección de especies productoras de azúcar adecuadas para la producción de biocarburantes
BIODIESELSelección de especies oleaginosas más adaptadas a las características agronómicas de nuestro país y cultivos no alimentarios
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓNMejora de los rendimientos ya existentesComercialización como la obtención de etanol a partir de materiales lignocelulósicos