Optimization models in solar power tower plant designdesign of the heliostat field and the tower receivers

Resumo

El diseño de plantas solares con tecnología de torre (utilizaremos las siglas en inglés SPT) comenzó a ser estudiado en los años 70 y sigue siendo hoy en día un área de investigación muy activa. En esta tesis doctoral se estudia el diseño óptimo de la planta solar bajo distintos aspectos, enfocándose en el diseño del sistema torre-receptor y del campo de heliostatos. El primer capítulo presenta una idea general sobre SPT, describiendo los componentes que intervienen en el problema y detallando el modelado matemático utilizado a lo largo de este documento. Un algoritmo para resolver el problema de base se propone en el Capítulo 2. Se trata de un algoritmo, basado en la heurística voraz, que introduce un enfoque innovador al resolver el problema de la localización de heliostatos sin pre-establecer ningún patrón geométrico. Este algoritmo se extiende en el Capítulo 3 para resolver el diseño del campo solar con heliostatos en bloques llamados "pod" (estructuras triangulares que albergan varios heliostatos). Los capítulos 4 y 5 versan sobre los procedimientos heurísticos adaptados para dar solución a nuevos problemas que surgen en este tipo de tecnologías: diseño de sistemas con receptores múltiples y diseño de campos multi-talla. Ambos son problemas desafiantes debido a su alto grado de complejidad. El algoritmo heurístico presentado en el Capítulo 2 ha sido modificado y combinado con distintos procedimientos de optimización para facilitar una solución, que aunque no óptima, sea competitiva y pueda ser considerada como una buena solución. A lo largo de todos los capítulos, los resultados han sido comparados con los resultados disponibles en la literatura. Esto ha permitido validar los algoritmos propuestos. Las conclusiones generales y algunos comentarios sobre trabajos futuros se comentan en el último capítulo.