Caracterización óptica y del apunte de heliostatos con sistema de seguimiento basado en movimientos de cabeceo y alabeo

Abstract

Esta tesis se centra en la caracterización óptica y del apunte de heliostatos con sistema de seguimiento basado en movimientos de cabeceo y alabeo, una tipología de seguidores que permite una importante reducción de costes a expensas de una mayor complejidad en las trayectorias de seguimiento y mayores retos en la precisión de apunte. El trabajo de tesis se ha llevado a cabo empleando los heliostatos del campo solar ACES, acrónimo de Alta Concentración de Energía Solar, ubicado en las instalaciones del Instituto IMDEA Energía en Móstoles, Madrid, España. Los procesos industriales que hacen uso de energía solar concentrada a muy alta temperatura (p. ej. procesos químicos, metalúrgicos...) requieren elevadas concentraciones solares a fin de alcanzar eficiencias competitivas. Si bien los requisitos de concentración están muy por encima del actual estado del arte en las plantas termosolares dedicadas a la producción de electricidad, tales niveles de concentración se pueden alcanzar mediante campos de heliostatos de pequeña distancia focal y con un alto factor de empaquetamiento, pero, para ello, los heliostatos deben poseer una excelente calidad de apunte, una elevada calidad óptica, y una distancia focal efectiva lo más próxima posible a la distancia heliostato-receptor...

This thesis focuses on the optical and pointing characterization of heliostats with tilt-roll (also known as pitch-roll) tracking system, a kind of tracking systems with high potential in terms of cost reduction though at the expense of incrementing the complexity of the tracking trajectories and higher challenges for achieving a good pointing accuracy. The thesis has been performed employing the heliostats of the ACES solar field (Alta Concentración de Energía Solar), located at the Institute IMDEA Energy, in Móstoles, Madrid, Spain.Very high temperature industrial processes carried out with concentrated solar energy (chemical, metallurgical processes...) require high solar concentrations in order to achieve competitive efficiencies. Although the concentration requirements are well beyond the current state of the art in solar thermal power plants dedicated to electricity production, such concentration levels can be achieved by using small heliostat fields with short focal length and a high packing density. However, heliostats must have high pointing and optical qualities and focal lengths as close as possible to the heliostat-receiver distance (slant range)...