Hybridization of a CSP and PV power plant from an existing coal power plant

This work has been developed with the purpose of giving visibility and credibility to new hybrid plants configurations based on renewable sources. Setting as a starting hypothesis the use of the power cycle of an already existing coal-fired power plant, the plant was converted into a hybrid CSP and PV solution. Trying to maintain a constant production of 100 MW, several configurations have been compared: a solar tower system equipped with two towers, the aforementioned hybrid solution, a hybrid configuration of PV with molten salts, also implementing the use of Carnot battery that exploites the surpluse production to feed the power cycle, and finally a PV configuration equipped with LMO batteries to guarantee the same type of operation. Using the open source software SAM (System Advisor Model), the electricity productions of the plants were calculated. However, since the software did not provide with tools to deal with hybrid configurations, two towers, or with constant fixed production, it was necessary to re-elaborate the output data to obtain plausible results consistent with the initial hypotheses. For this purpose have been used Excel and MATLAB, from which final results have been plotted. With those tools it has been able to obtain a Hybrid configuration with a Capacity factor of 74.7%, which 42.26% full load, with a LCOE reduction of 22,3% with respect a CSP plant and 7% to a PV one, both used in the same manner. The choice of this topic for a possible thesis has to be found in the interest in the world of renewables and innovation and in particular to the Centrales Solares course, conducted in Seville, in addition to the opportunity to use real workplace renewable software.

Questa tesi è stata sviluppata con il proposito di dare visibilità e credibilità a nuove configurazioni di impianti ibridi basati su fonti rinnovabili. Utilizzando come ipotesi di partenza l’utilizzo del ciclo di potenza di una già esistente centrale a carbone, si è convertito l’impianto in una soluzione ibrida CSP e PV. Cercando di mantenere una produzione costante di 100 MW, si sono confrontatre varie configurazioni: un impianto a torre solare munito di due torri, la soluzione ibrida citata, una configurazione ibrida di PV e sali fusi, implementando anche l’utilizzo di Carnot battery che sfruttasse gli eccedenti di produzione per alimentare il ciclo di potenza, ed infine una configurazione PV fornito di batterie LMO per garantire lo stesso tipo di funzionamento. Utilizzando il software open source SAM (System Advisor Model) si sono calcolate le varie produzioni di energia elettrica nei vari impianti. Non prevedendo però il software configurazioni ibride, di due torri, o con produzione fissa costante, è stato necessario rielaborarte i dati in uscita per ottenere risultati plausibili e coerenti con le ipotesi di partenza. A tal scopo sono stati utilizzati Excel e MATLAB, da cui poi sono stati graficati i risultati finali. Con questi mezzi è stato possibile ottenere un impianto ibrido con fattore di capacità 74.7%, di cui 42.26% a pieno carico, e con una riduzione del LCOE del 22,3% rispetto a un impianto CSP e 7% rispetto ad un PV, utilizzati per lo stesso tipo di funzionamento. La scelta di questo argomento per una possibile tesi è dovuta all’interesse rivolto al mondo delle rinnavabile e dell’innovazione ed in particolare al corso di Centrales Solares, condotto a Siviglia, oltre all’idea di utilizzare un software realmente utile in ambito lavorativo.