ES2573142T3

ES2573142T3 - Combustible fósil híbrido y sistema y método de generación de energía de dióxido de carbono supercrítico calentado por el sol

Info

Publication number: ES2573142T3
Application number: ES12791636.9T
Authority: ES
Inventors: Miles R. Palmer; Jeremy Eron Fetvedt; David Arthur Freed; Jr. Glenn William Brown
Original assignee: 8 Rivers Capital LLC; Palmer Labs LLC
Current assignee: 8 Rivers Capital LLC; Palmer Labs LLC
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2016-06-06
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CA2854896A1; EP2780589B1; PL3006732T3; KR101976439B1; US20130118145A1; EA032245B1; AU2012335554A1; CA2854896C; EP3006732A1; KR20140099272A; AU2012335554B2; ES2725894T3; WO2013071069A2; CN104169578B; JP2015502479A; WO2013071069A3; CN104169578A; BR112014011344A2; HK1200896A1; MX2014005677A

Abstract

Un método para generar energía, comprendiendo el método: hacer pasar una corriente que contiene CO2 de una cámara (10) de combustión primaria por una turbina (20) para expandir la corriente que contiene CO2, generar energía y formar una corriente de salida de la turbina que comprende CO2; enfriar la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 en un intercambiador (30) de calor para formar una corriente de salida de la turbina enfriada; presurizar CO2 de la corriente de salida de la turbina enfriada para formar una corriente que contiene CO2 presurizado; calentar la corriente que contiene CO2 presurizado en el intercambiador (30) de calor; calentar más la corriente que contiene CO2 presurizado con un calentador (90) solar y hacer pasar la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada por el sol a la cámara (10) de combustión primaria.

Description

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DESCRIPCION

Combustible fosil tnbrido y sistema y metodo de generacion de ene^a de dioxido de carbono supercntico calentado por el sol

Campo de la descripcion

La presente descripcion se refiere a la integracion de un sistema y metodo de calentamiento solar con un sistema y metodo de generacion de energfa de combustion de combustibles fosiles. Mas en particular, el sistema integrado utiliza el calentamiento solar para suplementar el calentamiento de combustion de una corriente de CO2 reciclada en el sistema y metodo de generacion de energfa de combustion y asf conseguir eficacias mejoradas.

Antecedentes

La patente de EE.UU. 2011/0127773 A1 describe un sistema de generacion de electricidad que incluye un precalentador solar para precalentar aire de descarga comprimido, una camara de combustion para recibir el aire comprimido calentado del precalentador solar y quemar un combustible usando el aire comprimido calentado para generar gas quemado caliente. Se acopla de manera operativa una primera turbina a la camara de combustion para recibir el gas quemado caliente de la camara de combustion y expandir el gas quemado caliente para generar gas de salida. Se acopla de manera operativa un generador del sistema de recuperacion de calor a la primera turbina para recibir el gas de salida de la primera turbina y generar vapor por calentamiento de un fluido condensado usando el gas de salida. Se acopla de manera operacional un evaporador/supercalentador solar al generador del sistema de recuperacion de calor para recibir un fluido de trabajo calentado del generador de vapor de recuperacion de calor y genera vapor solar por calentamiento del fluido de trabajo calentado usando una segunda porcion del fluido calentado. Se configura una segunda turbina para conducir un segundo generador usando vapor recibido del generador de vapor de recuperacion de calor y el vapor solar recibido del evaporador/supercalentador solar.

Los sistemas de energfa solar concentrada (CSP, por sus siglas en ingles) se configuran tfpicamente para concentrar la energfa solar de una gran area de luz solar (por ejemplo, de un campo de heliostatos) en un receptor relativamente pequeno donde se convierte la luz concentrada en alto calor. El calor se puede utilizar despues en un medio convencional para producir electricidad, tal como calentar agua para producir vapor para una turbina conectada a un generador de energfa electrica. Dichos sistemas CSP conocidos pueden experimentar una variedad de deficiencias. Por ejemplo, muchos sistemas CSP existentes solo pueden producir energfa casi maxima en las condiciones mas favorables de luz solar, que estan limitadas por el numero de horas de luz solar y las condiciones climaticas locales. Como tales, los sistemas CSP existentes producen energfa solo una fraccion del tiempo en que se requiere energfa. Ademas, puesto que los sistemas CSP actuan tfpicamente como solo una fuente de calor para un ciclo de produccion de energfa termodinamica integrado (por ejemplo, un ciclo de vapor), las eficacias de los sistemas CSP pueden estar significativamente limitadas por el ciclo termodinamico que se use. El resultado final de estas limitaciones es que la electricidad solar generada por los sistemas CSP conocidos ha logrado una salida limitada a las redes electricas a un coste aumentado en relacion con la electricidad generada por los sistemas convencionales que queman combustible fosil como la fuente de calor.

La eficacia de un sistema CSP depende tfpicamente de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura que resulta de los rayos solares concentrados, se han utilizado diferentes formas de conversion. Por ejemplo, a temperaturas hasta aproximadamente 600°C, las tecnologfas clasicas, tales como turbinas de vapor, se han usado con eficacias en el intervalo de aproximadamente 40%. A temperaturas por encima de 600°C, se pueden usar turbinas de gas con eficacias aumentadas de unos puntos de porcentaje. Se ha demostrado que son problematicas temperaturas mayores debido a que se requieren diferentes materiales y tecnicas. Una propuesta para temperaturas muy altas es usar sales de fluoruro lfquidas que operan a temperaturas de aproximadamente 700°C a 800°C junto con sistemas de turbina multi-fase, que se han supuesto para conseguir eficacias termicas en el intervalo del 50%. Las temperaturas de operacion superiores se han visto beneficiosas debido a que permiten que la planta use intercambiadores de calor seco de temperaturas superiores para salida termica y esto reduce el uso de agua, que puede ser importante en areas donde pueden ser practicas grandes plantas solares - por ejemplo, entornos deserticos.

A pesar de la promesa de sistemas de alta temperatura, los intentos previos para implementar sistemas CSP han proporcionado solo un exito limitado y no han conseguido un medio a largo plazo, economico, para integrar generacion electrica CSP en la corriente principal. Incluso los intentos para superar el defecto basico en la tecnologfa CSP - generacion de energfa durante tiempos de ninguna produccion solar o de produccion solar baja - no han hecho la tecnologfa comercialmente viable. Por ejemplo, las tecnicas de almacenamiento de energfa pueden extender la produccion de energfa, pero se ha demostrado que estos metodos ofrecen una capacidad limitada (por ejemplo, acumuladores de vapor) y son un reto costoso y/o tecnologico (por ejemplo, tanques de sales fundidas). Otros han intentado usar gas natural para proporcionar un calentamiento suplementario a un fluido de trabajo utilizado en un calentador solar. Vease, por ejemplo, la Patente de EE.UU. N° 6.739.136. Dichos sistemas de calentamiento suplementario conocidos hasta la fecha, sin embargo, han fracasado en superar la eficacia limitada del procedimiento de conversion termica solar, basico, previamente mencionado. De acuerdo con esto, queda la necesidad en la tecnica de un sistema y metodo de coste eficaz, eficiente, para utilizar el calor solar en la generacion de energfa electrica. Mas espedficamente, queda una necesidad de que dichos sistemas y metodo que proporcionen energfa electrica adecuada para la introduccion sostenida en una red electrica.

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Sumario de la descripcion

La presente descripcion proporciona una integracion de sistemas de una manera que pueda mejorar las eficacias y reducir los costes en relacion con ambos sistemas. Mas en particular, la descripcion proporciona la integracion de un sistema y metodo de generacion de ene^a con un sistema y metodo de calor solar. Espedficamente, el sistema y metodo integrado pueden aumentar la eficacia de un ciclo de combustion en un sistema y metodo de generacion de energfa por utilizacion del sistema de calor solar como una fuente de calor suplementaria o alternativa para el ciclo de energfa. Similarmente, el sistema y metodo integrado pueden presentar una eficacia que aumente respecto a la eficacia del mismo ciclo de produccion de energfa ausente el calor solar integrado. Como tal, el sistema y metodo integrados pueden incluir una pluralidad de calentadores que pueden operar de manera independiente entre sf, que pueden operar de manera alternativa (tal como dclicamente) o que pueden operar al mismo tiempo para calentar un fluido de trabajo que se puede reciclar a traves del sistema donde se calienta, se expande para generacion de energfa, se enfna, opcionalmente se purifica, se comprime y se recalienta.

Los sistemas y metodos integrados de la presente descripcion pueden utilizar cualquier sistema y metodo de generacion de energfa adecuado que incluya un fluido de trabajo reciclado y que sea susceptible de integracion con calor solar para proporcionar al menos una porcion del calentamiento usado en el sistema de generacion de energfa. Los sistemas y metodos para generacion de energfa que usan predominantemente CO2 en un ciclo de combustion cerrado se describen en la Publicacion de Patente de Ee.UU. N° 2011/0179799, cuya descripcion se incorpora en la presente memoria como referencia en su totalidad y en diversas realizaciones, uno o mas componentes o condiciones de los sistemas y metodos de generacion de energfa descritos en la presente memoria pueden ser incorporados a los sistemas y metodos de generacion de energfa de la presente descripcion. El ciclo de combustion puede usar una turbina de relacion de presion baja que expanda una mezcla de productos de combustion que se formen en la combustion de un combustible en oxfgeno en presencia de una corriente de fluido de trabajo de CO2 (que se recicla tfpicamente - al menos en parte - a traves del sistema cerrado). En diversas realizaciones, se puede usar un ciclo de CO2 tal como se describio anteriormente en la produccion de energfa usando gas natural, carbon u otros materiales carbonosos como una fuente de combustible. Se puede usar salida de turbina caliente para precalentar al menos parcialmente la corriente de fluido de trabajo de CO2 reciclada en un intercambiador de calor economizador. La corriente de fluido de trabajo de CO2 reciclada tambien se puede calentar usando una segunda fuente de calor, tal como calor procedente de la energfa de compresion de una planta de produccion de O2 que se use para proporcionar oxfgeno para combustion. El combustible y las impurezas procedentes de la combustion (por ejemplo, compuestos de azufre, CO2, H2O, cenizas, Hg, etc.) se pueden separar para eliminacion sin emisiones atmosfericas. El sistema puede producir una corriente de reciclado de CO2 de alta presion (es decir, que se recicla como el fluido de trabajo) y una corriente de producto de CO2 de alta presion (es decir, CO2 en exceso que no se recicla en el ciclo de combustion y que se puede capturar para usos, tal como recuperacion de aceite mejorada o para secuestro). Esto se puede conseguir por compresion de la corriente de salida de la turbina enfriada del intercambiador de calor economizador en un sistema de compresion, que puede ser un sistema de compresion multifase.

La presente descripcion proporciona la capacidad para integrar un sistema y metodo de generacion de energfa de ciclo cerrado con un sistema y metodo CSP (u otro calor solar) para conseguir un sistema generador de energfa altamente eficaz que pueda rotar el calentamiento de un fluido de trabajo entre una camara de combustion o un concentrador solar o pueda utilizar simultaneamente tanto calor de combustion como calor solar para calentar un fluido de trabajo reciclado. Dicha integracion puede aumentar la eficacia de, por ejemplo, un procedimiento generador de energfa de ciclo de CO2 cerrado con captura completa de carbono a mas del 50%, mas de 55%, mas de 60%, mas de 65% o mas de 70%.

En algunas realizaciones, la presente descripcion puede proporcionar metodos para generar energfa. Por ejemplo, un metodo para generar energfa puede comprender quemar un combustible carbonoso en una maquina de combustion primaria en presencia de oxfgeno y CO2 para formar una corriente de reciclado de CO2 y producir una corriente de productos de combustion combinada. El metodo puede comprender ademas hacer pasar la corriente de productos de combustion combinados por una turbina para generar energfa y formar una corriente de salida de la turbina que comprenda CO2 supercntico, haciendo pasar la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 supercntico por un intercambiador de calor de productos de combustion para convertir el CO2 supercntico en una corriente que comprende CO2 gaseoso, purificando opcionalmente la corriente de CO2 gaseoso, presurizando la corriente de CO2 para formar una corriente de CO2 reciclada, haciendo pasar la corriente de CO2 reciclada de vuelta por el intercambiador de calor del producto de combustion para formar una corriente de CO2 reciclada recalentada, haciendo pasar la corriente de CO2 reciclada recalentada por un calentador solar y haciendo pasar la corriente de CO2 reciclada a la camara de combustion. El metodo puede incluir hacer pasar la corriente de CO2 reciclada recalentada a traves de una valvula de flujo segun lo cual la corriente de CO2 reciclada recalentada se puede dividir con una primera porcion que pasa a la camara de combustion y una segunda porcion que pasa por el calentador solar o segun lo cual la corriente de CO2 reciclada recalentada se puede alternar entre el paso a la camara de combustion o el paso al calentador solar. Ademas, en algunas realizaciones, el metodo puede incluir hacer pasar una corriente del calentador solar al calentador de combustion suplementario previamente a pasar la corriente de CO2 reciclada recalentada a la camara de combustion primaria.

Un metodo para generar energfa de acuerdo con la presente descripcion puede comprender hacer pasar una corriente que contiene CO2 desde una camara de combustion primaria a traves de una turbina para expandir la corriente que

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contiene CO2, generar energfa y formar una corriente de salida de la turbina que comprende CO2. El metodo puede comprender ademas calentar CO2 de la corriente de salida de la turbina con un calentador solar. Aun mas, el metodo puede comprender hacer pasar el CO2 del calentador solar a la camara de combustion primaria. En realizaciones adicionales, el metodo puede comprender ademas hacer pasar el CO2 desde el calentador solar a un calentador de combustion previamente a paso a la camara de combustion primaria. Tambien, el metodo puede comprender ademas enfriar la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de la turbina enfriada que comprende CO2. Despues de eso, el metodo puede comprender purificar la corriente de salida de la turbina enfriada que comprende CO2 en un separador de agua para formar una corriente que comprende CO2 seco de la corriente de salida de la turbina enfriada. El CO2 seco de la corriente de salida de la turbina enfriada puede ser presurizado para formar una corriente que contenga CO2 presurizado, y la corriente que contiene CO2 presurizado se puede calentar en el intercambiador de calor previamente a ser calentado con el calentador solar.

En algunas realizaciones, un metodo para generar energfa de acuerdo con la descripcion puede comprender: hacer pasar una corriente que contiene CO2 desde una camara de combustion primaria a traves de una turbina para expandir la corriente que contiene CO2, generar energfa y formar una corriente de salida de la turbina que comprende CO2; enfriar la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de la turbina enfriada; presurizar CO2 de la corriente de salida de la turbina enfriada para formar una corriente que contiene CO2 presurizado; calentar la corriente que contiene CO2 presurizado en el intercambiador de calor; calentar la corriente que contiene CO2 presurizado con un calentador solar y hacer pasar la corriente que contiene CO2 presurizado y calentado por el sol a la camara de combustion primaria. La corriente que contiene CO2 que entra en la turbina puede estar a una presion de aproximadamente 150 bar (15 MPa) o mayor y puede estar a una temperatura de aproximadamente 500°C o mayor. La relacion de la presion de la corriente que contiene CO2 que entra en la turbina a la presion de la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 puede ser aproximadamente 12 o menos.

En varias realizaciones, la etapa de presurizacion de la corriente que contiene CO2 puede comprender hacer pasar la corriente por una pluralidad de fases de bombeo. Ademas, la corriente que contiene CO2 se puede enfriar entre dos fases de bombeo. Se puede calentar una porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado con calor suplementario despues de la etapa de presurizacion y previamente a hacerlo pasar por el calentador solar. Por ejemplo, el calor suplementario puede incluir calor de compresion de una planta de separacion de aire. La corriente que contiene CO2 presurizado y calentado por el sol se puede hacer pasar del calentador solar por un calentador de combustion previamente al paso a la camara de combustion primaria.

El metodo puede comprender ademas quemar un combustible carbonoso en la camara de combustion primaria en presencia de oxfgeno y la corriente que contiene CO2 de manera que la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada por el sol pasada traves de la turbina comprenda ademas uno o mas productos de combustion. El metodo tambien puede comprender hacer pasar la corriente de salida de la turbina enfriada del intercambiador de calor por un separador para separar uno o mas de los productos de combustion del CO2. El combustible carbonoso puede ser espedficamente un lfquido o gas.

En otras realizaciones, el combustible carbonoso puede comprender una corriente de productos de combustion parcialmente oxidados. Por ejemplo, el metodo puede comprender ademas quemar un combustible solido en presencia de O2 y CO2 en una camara de combustion de oxidacion parcial, proporcionandose el combustible solido O2 y CO2 en relaciones de manera que el combustible solido este solo parcialmente oxidado para producir la corriente de producto de combustion parcialmente oxidada que comprende un componente incombustible, CO2, y uno o mas de H2, CO, CH4, H2S y NH3. El combustible solido O2 y CO2 pueden ser proporcionados espedficamente en relaciones tales que la temperatura de la corriente de productos de combustion parcialmente oxidada sea suficientemente baja para que todos los componentes incombustibles en la corriente esten en la forma de partfculas solidas. El metodo tambien puede comprender hacer pasar la corriente de productos de combustion parcialmente oxidada por uno o mas filtros. El combustible solido puede comprender en particular carbono, lignita o coque de petroleo. Por otra parte, el combustible solido puede estar en una forma de material en forma de partfculas y puede ser suspendido con CO2.

Si se desea, la cantidad de combustible carbonoso y oxfgeno proporcionada a la camara de combustion primaria se puede controlar de manera que el calor de combustion en la camara de combustion primaria este inversamente relacionada con el calor disponible del calentador solar para calentar la corriente que contiene CO2 presurizado que pasa por el calentador solar. Por ejemplo, la cantidad de calor disponible del calentador solar puede variar por mas de 10% por un unico ciclo solar. Como tal, la cantidad de combustible carbonoso y oxfgeno proporcionada a la camara de combustion se puede controlar de manera que la temperatura de la corriente que contiene CO2 pasada a la turbina pueda variar por menos del 10% por el unico ciclo solar.

Los metodos de la descripcion pueden comprender ademas dividir la corriente que contiene CO2 presurizado en una variedad de corrientes adicionales. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los metodos pueden comprender dividir la corriente que contiene CO2 presurizado que sale del intercambiador de calor previamente a paso al calentador solar de manera que una primera porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado continua al calentador solar y una segunda porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado pasa a la camara de combustion primaria sin pasar primero por el calentador solar. En varias realizaciones, el calentador solar puede calentar la corriente que contiene CO2 a una temperatura de aproximadamente 500°C o mayor. En otras realizaciones, el calentador solar puede ser calentado por la corriente que contiene CO2.

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La presente descripcion proporciona ademas sistemas generadores de energfa. En algunas realizaciones, un sistema generador de ene^a de acuerdo con la presente descripcion puede comprender lo siguiente: un calentador solar; una camara de combustion primaria en comunicacion de fluido con el calentador solar; una turbina productora de energfa en comunicacion de fluido con la camara de combustion primaria; un intercambiador de calor en comunicacion de fluido con la turbina productora de energfa y el calentador solar y al menos un compresor en comunicacion de fluido con el intercambiador de calor. El sistema puede comprender ademas un calentador de combustion colocado en medio y en comunicacion de fluido con el calentador solar y la camara de combustion primaria. Ademas, el sistema puede comprender un separador situado entre y en comunicacion de fluido con el intercambiador de calor y al menos un compresor. Tambien, el sistema puede comprender una planta de separacion de aire. Dicha planta de separacion de aire puede ser en particular una planta de separacion de aire criogenico que comprende un compresor principal adiabatico y un compresor reforzador. El intercambiador de calor usado en el sistema puede comprender una serie de dos o mas unidades de intercambio de calor.

En algunas realizaciones, el sistema puede comprender una camara de combustion de oxidacion parcial con una salida en comunicacion de fluido con una entrada de la camara de combustion primaria. El sistema tambien puede comprender un filtro colocado en medio y en comunicacion de fluido con la salida de la camara de combustion de oxidacion parcial y la entrada de la camara de combustion primaria. En algunas realizaciones, el sistema puede comprender un divisor colocado aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida final caliente del intercambiador de calor, teniendo dicho divisor una primera salida en comunicacion de fluido con la camara de combustion de oxidacion parcial y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador solar. En otras realizaciones, el sistema puede comprender un divisor colocado aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida final caliente del intercambiador de calor, teniendo dicho divisor una primera salida en comunicacion de fluido con la camara de combustion primaria y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador solar. En mas realizaciones, el sistema puede comprender una valvula de flujo colocada aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida final caliente del intercambiador de calor, teniendo dicha valvula de flujo una primera salida en comunicacion de fluido con la camara de combustion primaria y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador solar, estando adaptada dicha valvula de flujo a flujo alterno entre el calentador solar y la camara de combustion primaria.

Los metodos de generacion de energfa de la presente descripcion se pueden caracterizar en particular en relacion con la eficacia total de la generacion de energfa. Por ejemplo, la generacion de energfa se puede conseguir con una eficacia total en un valor de calentamiento inferior de al menos 60%. En otras realizaciones, la eficacia puede ser al menos 65%. Asf, los sistemas y metodos descritos satisfacen una necesidad de generacion de energfa con captura y almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en ingles). Mientras que conseguir CCS con sistemas de generacion de energfa convencionales se ha demostrado diffcil y/o no de coste eficaz, los metodos descritos en el momento presente que utilizan combustion de ciclo cerrado pueden conseguir alta eficacia y satisfacer las necesidades para CCS, todo al tiempo que se hace de una manera de coste eficaz.

Breve descripcion de las figuras.

La FIG. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con una realizacion de la presente descripcion en la que se integra un calentador solar con una camara de combustion y una turbina;

la FIG. 2 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con una realizacion de la presente descripcion que incluye una camara de combustion principal y un calentador solar;

la FIG. 3 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con una realizacion mas de la presente descripcion en la que se incluye una camara de combustion de oxidacion parcial ademas de una camara de combustion primaria;

la FIG. 4 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con otra realizacion de la presente descripcion en la que se incluye un divisor para dividir una corriente de CO2 reciclado entre un calentador solar y una camara de combustion principal;

la FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con aun una realizacion mas de la presente descripcion, en la que se incluye un divisor para dividir una corriente de CO2 de reciclado en tres corrientes que pasan a un calentador solar, una camara de combustion de oxidacion parcial y una camara de combustion primaria;

la FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con otra realizacion mas de la presente descripcion en la que se incluye una valvula de flujo de dos posiciones para alternar una corriente de CO2 reciclada entre un calentador solar y una camara de combustion primaria;

la FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema y metodo de generacion de energfa de acuerdo con aun una realizacion mas de la presente descripcion, en la que se incluye una valvula de flujo de dos posiciones para alternar una corriente de CO2 reciclada entre un calentador solar y un flujo de la camara de combustion, que a su vez se divide entre una camara de combustion de oxidacion parcial y una camara de combustion primaria y

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la FIG. 8 es un cuadro de calentamiento del ciclo solar que muestra el calentamiento relativo suministrado por los diversos componentes de calentamiento de un sistema de acuerdo con ciertas realizaciones de la presente descripcion durante un ciclo solar unico, ejemplar.

Descripcion detallada de la descripcion.

La invencion se describira ahora mas completamente de ahora en adelante por referencia a varias realizaciones. Estas realizaciones se proporcionan de manera que esta descripcion sea exhaustiva y completa y difundiran completamente el alcance de la invencion para los expertos en la materia. La invencion se puede representar en diferentes formas y no se debena interpretar como limitada a las realizaciones expuestas en la misma; en su lugar, estas realizaciones se proporcionan de manera que esta descripcion satisfaga los requerimientos legales aplicables. Como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares “un”, “una”, “el”, incluyen referentes plurales a menos que el contexto lo dicte claramente de otro modo.

La Publicacion de Patente de EE.UU. N° 2011/0179799, como se observo ya anteriormente, describe sistemas y metodos de produccion de energfa en los que se utiliza un ciclo de CO2. En algunas realizaciones, se puede proporcionar un fluido de circulacion de CO2 en una camara de combustion adecuada para condiciones de alta temperatura y alta presion junto con un combustible carbonoso (tal como GN, carbon, gas de smtesis, biomasa, etc.) y un oxidante, tal como aire u O2. Tales sistemas y metodos pueden comprender una camara de combustion que opere a altas temperaturas (por ejemplo, aproximadamente 500°C o mayor, aproximadamente 750°C o mayor, aproximadamente 1.000°C o mayor o aproximadamente 1.200°C o mayor) y la presencia del fluido circulante puede actuar para moderar la temperatura de una corriente de fluido que sale de la camara de combustion de manera que se pueda utilizar la corriente de fluido en transferencia de energfa para produccion de energfa. La naturaleza del procedimiento de reaccion a altas temperaturas y presiones y con altas concentraciones de CO2 reciclado, puede proporcionar excelente eficacia del procedimiento y velocidades de reaccion. La corriente de productos de combustion se puede expandir por al menos una turbina para generar energfa. La corriente de gas expandida se puede enfriar despues para retirar subproductos de combustion y/o impurezas de la corriente y la retirada de calor de la corriente de gas expandido se puede usar para calentar el fluido de circulacion de CO2 que se recicla de vuelta a la camara de combustion.

En el estado enfriado, se puede tratar la corriente de combustion para retirar agua y otros contaminantes para proporcionar una corriente de CO2 esencialmente puro para reciclar de vuelta por la camara de combustion con los materiales para combustion. La corriente de CO2 purificado esta tipicamente en un estado gaseoso y es beneficiosa para someter la corriente a las condiciones necesarias de manera que el CO2 sea un estado supercntico. Por ejemplo, despues de que se haya expandido la corriente de combustion por una turbina para generacion de energfa, enfriado y purificado para comprender CO2 esencialmente puro (por ej., al menos 95% en masa, al menos 97% en masa o al menos 99% en masa de CO2), se puede comprimir la corriente de CO2 reciclada resultante para aumentar la presion de la misma, tal como a aproximadamente 80 bar (8 MPa). Se puede usar una segunda etapa de compresion para aumentar la presion a aproximadamente la presion en la camara de combustion - por ej., aproximadamente 200 bar (20 MPa), aproximadamente 250 bar (25 MPa) o aproximadamente 300 bar (30 MPa). En medio de las etapas de compresion, se puede enfriar la corriente de CO2 para aumentar la densidad de la corriente de manera que se reduzca la entrada de energfa requerida para bombear la corriente a la presion superior. La corriente de CO2 reciclada presurizada finalmente se puede calentar ademas despues y aportar de nuevo a la camara de combustion.

Aunque el sistema y metodo de generacion de energfa ya descritos proporcionan eficacia mejorada sobre los sistemas y metodos de generacion de energfa convencionales (y asf es mientras se captura simultaneamente el carbono producido), los sistemas y metodos de la presente descripcion pueden aumentar ademas la eficacia del ciclo por combinacion con un sistema de energfa solar concentrada (CSP, por sus siglas en ingles). El sistema CSP puede proporcionar calentamiento de la corriente de CO2 reciclado durante tiempos de suficiente luz solar disponible como alternativa a usar la camara de combustion en el ciclo de combustion o el sistema CSP puede proporcionar calentamiento suplementario de la corriente de CO2 reciclado para reducir los requerimientos de combustible de la camara de combustion en el ciclo de combustion.

Un sistema CSP util de acuerdo con la presente descripcion puede incluir cualquier colector termico solar adaptado para concentrar la energfa solar lo suficientemente para producir el calor necesario para un fluido de trabajo en un sistema generador de energfa, tal como se describe en la presente memoria. Preferiblemente, se puede usar un colector solar de alta temperatura. Un ejemplo no limitante de sistema colector solar que se puede utilizar para concentrar energfa solar de acuerdo con la presente descripcion es un concentrador cilmdrico-parabolico en el que se puede usar una serie de concentradores de espejo, curvos, para reflejar la radiacion solar directa sobre un tubo colector que contiene un fluido (tambien denominado un receptor, absorbedor o colector) que hace funcionar la longitud del concentrador y se coloca en el punto focal de los reflectores. El concentrador es parabolico a lo largo de un eje y lineal en el eje ortogonal. El concentrador puede ser ajustado posicionalmente a diario y/o estacionalmente para maximizar la recogida de radiacion solar. El fluido absorbedor puede fluir a un calentador central. Las centrales solares de torre (tambien conocidas como plantas de energfa de torre central o plantas de energfa con heliostatos) son otro ejemplo y se puede utilizar un campo de heliostatos para centrar la luz solar concentrada en un receptor, que tipicamente descansa encima de una torre en el centro del campo. En tales sistemas, los heliostatos pueden estar colocados en una disposicion vertical (por ejemplo, una configuracion de disco o parabolica) para centrar la energfa solar en un colector de calor en una torre. Los reflectores de Fresnel son un ejemplo mas de la tecnologfa de

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concentracion solar util que se pueden usar de acuerdo con la presente descripcion.

En algunas realizaciones de la presente descripcion, un sistema CSP puede comprender concentrador solar y un calentador solar. En general, el concentrador solar puede comprender heliostatos, espejos, lentes o similares como se observo anteriormente para recoger y concentrar radiacion solar. El calentador solar puede comprender uno o mas componentes adaptados para transferir calor de la radiacion solar recogida y concentrada y/o convertir el calor en trabajo. Por ejemplo, el calentador solar puede comprender un disipador termico en el que se almacena el calor y del que se puede transferir el calor a otro material o fluido, tal como una corriente que contiene CO2 que se puede hacer pasar por la misma. En otras realizaciones, el calentador solar puede comprender un fluido de trabajo de ciclo solar (por ejemplo, una corriente que contiene CO2, un fluido de sales fundidas o similar). Dicho fluido de trabajo puede pasar por un tubo colector como se indico anteriormente para calentamiento o se puede presentar solo en el calentador solar para calentamiento por la radiacion solar recogida y concentrada (por ejemplo, en una central solar de torre). El calentador solar puede comprender asf componentes de transferencia de calor utiles para transferir calor del fluido de trabajo del ciclo solar a otro material o fluido, tal como una corriente que contiene CO2. En dichas realizaciones, el termino calentador solar puede incluir una unidad discreta que tiene el fluido de trabajo de ciclo solar por la misma y que se adapta por paso de la corriente que contiene CO2(como un ejemplo) a su traves en una relacion de intercambio de calor. El termino calentador solar tambien puede incluir un sistema mas expansivo segun el cual se puede hacer pasar el fluido de trabajo del ciclo solar desde una porcion de recogida de calor a una porcion de transferencia de calor donde el calor del fluido de trabajo del ciclo solar puede pasar a otro material o fluido, como se describio ya.

En diversas realizaciones, los metodos para generar energfa de acuerdo con la descripcion pueden comprender hacer pasar una corriente que contiene CO2 desde una camara de combustion primaria por una turbina para expandir la corriente que contiene CO2, generar energfa y formar una corriente de salida de la turbina que comprenda CO2. La corriente de salida de la turbina que comprende CO2 puede ser enfriada en un intercambiador de calor para formar una corriente de salida de la turbina enfriada. El metodo puede comprender ademas presurizar CO2 de la corriente de salida de la turbina enfriada para formar una corriente que contiene CO2 presurizado y se puede calentar esta corriente en el intercambiador de calor. La corriente que contiene CO2 presurizado, recalentada, se puede calentar ademas con un calentador solar, tal como haciendo pasar la corriente que contiene CO2 presurizado por el calentador solar o puede incluir intercambio de calor entre la corriente que contiene CO2 presurizado y un fluido de trabajo del ciclo de calentamiento solar (por ejemplo, un fluido de sales fundidas o una corriente de CO2 separada). Ademas, el metodo puede comprender hacer pasar la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada solar a la camara de combustion primaria.

Un sistema generador de energfa de acuerdo con la presente descripcion se ilustra en el diagrama de la FIG. 1. Como se observa en el mismo, el sistema comprende en general un calentador 90 solar que esta en comunicacion de fluido con una camara 10 de combustion primaria que a su vez esta en comunicacion de fluido con una turbina 20. En su uso, se introduce una corriente 7 de combustible gaseoso (u otro tipo de combustible como se discutio ademas en la presente memoria) a la camara de combustion primaria junto con una corriente 5 de oxfgeno y una corriente 92 que contiene CO2. El combustible se puede quemar con el oxfgeno en la camara de combustion primaria con el CO2 presente como fluido de trabajo que se puede reciclar por un sistema cerrado. Una corriente 12 de salida de la camara de combustion que comprende CO2 y cualquier producto de combustion y que es presurizado se puede hacer pasar a la turbina en la que la corriente de salida de la camara de combustion se expande para generar energfa y formar una corriente 22 de salida de la turbina. Dependiendo de la naturaleza de la corriente de salida de la turbina, se puede tratar ademas, de manera que se retiren productos de combustion que puedan estar presentes - por ej., agua y/o CO2 en exceso. Asf, un sistema de acuerdo con la presente descripcion puede incluir una variedad de componentes adicionales como se describio de otro modo en la presente memoria. El CO2 de la corriente de salida de la turbina tratada mas puede ser entrada al calentador 90 solar como una corriente 34 de reciclado de CO2. La corriente 92 de salida del calentador solar puede dirigir asf CO2 de vuelta a la camara de combustion como el fluido de trabajo reciclado.

En algunas realizaciones, la camara 10 de combustion se puede cerrar completamente, tal como durante tiempos de produccion de calor solar maxima. En tales casos, el calor de la corriente 92 de salida del calentador solar puede ser suficiente para negar la necesidad de calor de combustion de la camara de combustion. Como tal, las corrientes de circulacion pueden estar suficientemente exentas de impurezas de manera que se pueda llevar a cabo un ciclo continuo sin la necesidad de enfriar y retirar los productos de combustion. Asf, se puede hacer pasar la corriente 22 de salida de la turbina directamente al calentador 90 solar y llega a ser asf la corriente de CO2 reciclada. En otras realizaciones, se puede hacer pasar la corriente de salida de la turbina por una o mas bombas y/o compresores (vease la FIG. 2, por ejemplo) para presurizar la corriente de salida de la turbina previamente al pase al calentador solar como la corriente de CO2 reciclada.

Aunque la camara 10 de combustion se puede cerrar si se desea durante la produccion de calor solar maxima, puede ser ventajoso hacer funcionar el sistema integrado con todos los componentes en operacion continua. El calentamiento proporcionado por el sistema concentrador solar puede variar por un unico ciclo solar. Como se usa en la presente memoria, un ciclo solar unico se indica para expresar un unico dfa de 24 horas, que se puede medir desde cualquier punto - por ejemplo, desde medianoche a medianoche o de mediodfa a mediodfa. Durante las horas de luz solar, el calor solar estara disponible y tfpicamente aumentara desde el amanecer a las horas de maxima luz solar y despues

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disminuye a medida que se aproxima la puesta de sol. Dependiendo de la naturaleza del calentador solar y la disponibilidad de almacenamiento de calor solar, el calor producido por el calentador solar aumentara y disminuira por un ciclo solar unico. Como tal, la cantidad de calor disponible del calentador solar puede variar por un unico ciclo solar, tal como por 5% o mas, 10% o mas, 20% o mas, 30% o mas o 50% o mas. En algunas realizaciones, la cantidad de calor disponible del calentador solar por un unico ciclo solar puede variar por 5% a 75%, 10% a 70% o 15% a 60%. Por operacion continua del sistema integrado descrito en el momento presente, sin embargo, se puede mantener una temperatura de entrada de la turbina constante.

Durante los periodos de disponibilidad energfa solar maxima, se puede concentrar radiacion solar en el calentador solar para proporcionar hasta 100% del calor necesario para el CO2 circulado por el sistema a la turbina. A medida que disminuye la energfa solar disponible, la cantidad de entrada de combustible y oxfgeno a la camara de combustion se puede aumentar como sea necesario para mantener la temperatura de entrada de la turbina deseada. Durante los periodos en que la energfa solar disponible es insuficiente, si es necesario, el sistema puede funcionar sobre el combustible de combustion solo. Los sistemas y metodos de la presente descripcion pueden permitir ademas el uso del combustible de combustion durante periodos de carga maxima y pueden volver a una operacion de carga de base solo solar o una principalmente solar si lo garantizan las condiciones. La cantidad de combustible de combustion y oxfgeno proporcionada a la camara de combustion se puede controlar de manera que el calor de combustion en la camara de combustion primaria este inversamente relacionada con el calor disponible del calentador solar para calentar la corriente que contiene CO2 que pase a su traves. Como se discutio anteriormente, esto se puede proporcionar para mantener una temperatura esencialmente constante en el punto de entrada a la turbina. Por ejemplo, la cantidad de combustible carbonoso y oxfgeno proporcionada a la camara de combustion se puede controlar de manera que la temperatura de la corriente que contiene CO2 pasada a la turbina pueda variar por menos de 2% por un unico ciclo solar. En otras realizaciones, la temperatura de la corriente que contiene CO2 pasada a la turbina puede variar por un unico ciclo solar por menos de 5%, menos de 10% o menos de 15%. En mas realizaciones, la temperatura de la corriente que contiene CO2 pasada a la turbina puede variar por un unico ciclo solar por aproximadamente 2% a aproximadamente 15%, aproximadamente 3% a aproximadamente 12% o aproximadamente 5% a aproximadamente 10%.

La operacion de un sistema de acuerdo con la presente descripcion como se discutio anteriormente puede ser ventajosa por varias razones. Por ejemplo, esto puede impartir simplicidad al metodo de operacion por que pueden evitarse los ciclos de conmutacion complicados entre el calentador solar y la camara de combustion primaria. Por otra parte, la eficacia del sistema y el metodo de combustion puede aumentar significativamente. Por ejemplo, en un sistema integrado en el que aproximadamente el 25% de la salida de energfa total procede de energfa solar (por ejemplo, 6 horas maximas de luz solar al dfa) y en el que el ciclo de combustion presenta una eficacia autonoma (sobre combustible de gas natural) de aproximadamente 50%, entonces la eficacia promedio para un periodo de 24 horas determinado del sistema integrado usando un combustible de gas natural puede ser aproximadamente 66%.

Ciertas realizaciones del sistema y metodo de la presente descripcion se ilustran en el diagrama de flujo proporcionado en la FIG. 2. En relacion con esta figura, se bombea una corriente 3 de combustible gaseoso en la bomba 6 para formar una corriente 7 de combustible gaseoso presurizado que se dirige a la camara 10 de combustion primaria. En un ejemplo, el combustible gaseoso puede ser gas natural; sin embargo, se pueden usar otros combustibles gaseosos, tales como gas de smtesis. Ademas, se pueden usar combustibles lfquidos. En las realizaciones incluidas por la FIG. 2, tambien se dirige una corriente 5 de oxfgeno desde una planta 110 de separacion de aire a la camara de combustion. La planta de separacion de aire se puede usar para proporcionar oxfgeno purificado desde una fuente 1 de aire. Por ejemplo, la corriente de oxfgeno puede comprender oxfgeno en una pureza de aproximadamente 95% molar o mayor, aproximadamente 97% molar o mayor o aproximadamente 99% molar o mayor. En la camara de combustion, el combustible se quema con el oxfgeno en presencia de una corriente de reciclado de CO2 para formar una corriente 12 de salida de la camara de combustion, que, en esta realizacion, comprende el fluido de trabajo de CO2 y cualquier producto de combustion, tal como agua y/o CO2.

La camara de combustion primaria puede ser cualquier camara de combustion adecuada para combustion a la temperatura y presion requeridas incluyendo, pero no limitandose a, una camara de combustion enfriada por transpiracion. Se puede proporcionar una corriente de reciclado de CO2 pasada a la camara de combustion a una presion de aproximadamente 150 bar (15 MPa) o mayor, aproximadamente 200 bar (20 MPa) o mayor, aproximadamente 250 bar (25 MPa) o mayor o aproximadamente 300 bar (30 MPa) o mayor. En otras realizaciones, la presion puede ser aproximadamente 150 bar (15 MPa) a aproximadamente 400 bar (40 MPa), aproximadamente 200 bar (20 MPa) a aproximadamente 380 bar (38 MPa) o aproximadamente 250 bar (25 MPa) a aproximadamente 350 bar (35 MPa). La combustion en la camara de combustion primaria se puede llevar a cabo a una temperatura, por ejemplo, de aproximadamente 500°C o mayor, aproximadamente 600°C o mayor o aproximadamente 700°C o mayor. En otras realizaciones, la combustion se puede llevar a cabo a una temperatura de aproximadamente 500°C a aproximadamente 1.800°C, aproximadamente 550°C a aproximadamente 1.600°C o aproximadamente 600°C a aproximadamente 1.200°C. En otras realizaciones, se pueden usar incluso mas intervalos de temperatura, como se describe en la presente memoria de otro modo. En diversas realizaciones, el CO2 en la corriente 12 de salida de la camara de combustion puede estar en un estado supercntico.

La corriente de salida de la camara de combustion que comprende CO2 se hace pasar a una turbina 20 generadora de energfa que produce energfa electrica via un generador 25. El metodo de generacion de energfa se puede caracterizar

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por la relacion de presion a traves de la turbina. La relacion de la presion de la corriente de salida de la camara de combustion (que entra a la turbina) a la presion de la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 (que sale de la turbina) puede ser aproximadamente 12 o menos, aproximadamente 10 o menos o aproximadamente 8 o menos. Ademas, la relacion de presion puede ser aproximadamente 4 a aproximadamente 12, aproximadamente 5 a aproximadamente 10 o aproximadamente 6 a aproximadamente 10.

La corriente 22 de salida de la turbina que sale de la turbina 20 se puede enfriar por pase a traves de un intercambiador 30 de calor para reducir la temperatura de la misma. Esto puede ser util en particular para permitir la separacion de cualquier impureza (por ejemplo, productos de combustion) de la corriente de salida de la turbina. El intercambiador de calor (que se puede caracterizar como un intercambiador de calor de productos de combustion en algunas realizaciones) puede ser, en algunas realizaciones, un intercambiador de calor multifase o una serie para dos o mas, preferiblemente tres, unidades de intercambio de calor en serie. En dicha serie, la primera unidad de intercambio de calor de la serie (que pasa del extremo caliente al extremo fno) puede transferir calor por un intervalo de temperatura amplio, alto - por ejemplo, desde la temperatura de salida de la turbina al intervalo de aproximadamente 150°C a aproximadamente 200°C. La segunda unidad de intercambio de calor en serie puede transferir calor por un intervalo de temperatura mas estrecho, medio, - por ej., desde la temperatura de salida de la primera unidad de intercambio de calor en serie al intervalo de aproximadamente 80°C a aproximadamente 140°C. La tercera unidad de intercambio de calor en serie puede transferir calor por un intervalo de temperatura bajo - por ejemplo, el intervalo de aproximadamente 20°C a aproximadamente 75°C. Dichos intervalos asimismo pueden aplicarse a fluidos pasados del extremo fno al extremo caliente de cada unidad de intercambio de calor en la serie. Dichas series pueden ser beneficiosas por que el calentamiento anadido de la corriente de reciclado de CO2 que pasa del extremo fno de las unidades de intercambio de calor en serie al extremo caliente de las unidades de intercambio de calor pueden ser entrada en un punto definido. Por ejemplo, la corriente que sale de la tercera unidad de intercambio de calor en serie y que entra en la segunda unidad de intercambio de calor en serie se puede dividir, y una fraccion puede entrar en la segunda unidad intercambio de calor en serie mientras se calienta la otra fraccion de una fuente externa, tal como el calor de compresion capturado de una planta de separacion de aire. La fraccion calentada superior se puede unir despues con la corriente que sale de la segunda unidad de intercambio de calor en serie y que entra en la primera unidad de intercambio de calor en serie. Dicho calor anadido puede ser beneficioso para llevar la temperatura de la corriente de reciclado de CO2 a dentro de un umbral preferible en relacion con la temperatura de la corriente de salida de la turbina. Espedficamente, se puede calentar la corriente de reciclado de CO2 a dentro de 50°C o menos, 40°C o menos o 30°C o menos de la temperatura de la corriente de salida de la turbina.

La corriente 32 de salida de la turbina enfriada que sale del intercambiador 30 de calor comprende preferiblemente CO2 en un estado gaseoso y se puede hacer pasar por un refrigerador 40 de baja temperatura (por ejemplo, un refrigerador de agua), que puede ser util para enfriar la corriente de salida de la turbina a temperatura cercana de temperatura normal. En realizaciones particulares, el refrigerador de temperatura baja puede enfriar la corriente de CO2 gaseosa a una temperatura de aproximadamente 50°C o menos, aproximadamente 40°C o menos o aproximadamente 30°C o menos. Dicho componente del sistema en particular puede ser opcional. La corriente 42 de salida de baja temperatura se puede hacer pasar a un separador 50, que en la realizacion ilustrada es en particular un separador de agua. Asf, se retira de ad la corriente 54 de agua y una corriente 52 de CO2 seca sale del separador y se puede hacer pasar por una o mas bombas o compresores.

Como se ilustra, se hace pasar la corriente 52 de CO2 seco por una bomba 60, que puede ser util para aumentar la presion de la corriente de CO2 seco a una presion suficiente de manera que el CO2 este en un estado supercntico. Por ejemplo, se puede aumentar la presion a aproximadamente 75 bar (7,5 MPa) o mayor o aproximadamente 80 bar (8 MPa) o mayor. La corriente 62 de CO2 de descarga de la bomba resultante se puede enfriar mas en un refrigerador 70 de densificacion, que puede ser util en particular para aumentar la densidad del CO2 supercntico para reducir el requerimiento de energfa para comprimir la corriente de CO2 a una presion util para reciclar a la camara 10 de combustion. La corriente se puede densificar en particular a una densidad de aproximadamente 200 kg/m3 o mayor, aproximadamente 400 kg/m3 o mayor, aproximadamente 600 kg/m3 o mayor o aproximadamente 800 kg/m3 o mayor. La corriente 72 de CO2 de descarga del refrigerador densificante se puede hacer pasar despues por un compresor 80 para aumentar la presion de la misma a un intervalo que esta preferiblemente en el intervalo descrito anteriormente en relacion con la corriente de reciclado de CO2 para entrada a la camara de combustion. La corriente 82 de descarga de CO2 comprimido se puede dividir o se puede devolver en total al ciclo de combustion. Beneficiosamente, si se desea, se puede retirar cualquier CO2 en exceso (por ej., CO2 resultante de combustion) como una corriente 84 de la tubena de CO2 de alta presion - es decir, en condiciones adecuadas para entrada a una tubena. Cualquier uso deseado del CO2 retirado (por ej., recuperacion de aceite mejorada, secuestro, etc.) esta incluido por la presente descripcion.

Se puede hacer pasar la corriente 86 de descarga de CO2 comprimido (fraccion reciclada) de vuelta por el intercambiador 30 de calor para calentar la corriente que contiene CO2 a una temperatura que este a o cerca de la temperatura de la corriente de descarga de la turbina. En realizaciones particulares, la temperatura de la corriente de CO2 de reciclado que sale del intercambiador de calor puede diferir de la temperatura de la corriente de descarga de la turbina por solo aproximadamente 50°C o menos. Si se desea, el calentamiento adicional puede ser entrada a la corriente que contiene CO2 antes o durante el paso por el intercambiador de calor. Por ejemplo, el calor que procede de la compresion adiabatica en la unidad 110 de separacion de aire se puede anadir a la corriente que contiene CO2. Como se ilustra, una corriente 112 de transferencia de calor de alta temperatura puede pasar desde la planta de separacion de aire a la unidad de intercambio de calor (por ejemplo, a una corriente que pase al intercambiador de

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calor o a una o mas unidades de intercambio de calor en un intercambiador de calor multifase) y una corriente 114 de transferencia de calor de baja temperatura puede pasar del intercambiador de calor de vuelta a la planta de separacion de aire.

La corriente que sale del intercambiador 30 de calor se puede caracterizar como que es una corriente de reciclado de CO2. Como tal, la corriente 34 de reciclado de CO2 puede estar a una presion y/o temperatura adecuada para entrada a la camara 10 de combustion. En la realizacion ilustrada, se hace pasar primero la corriente de reciclado de CO2 a un calentador 90 solar que puede ser una sola unidad o puede ser un componente de un sistema CSP, como ya se describio anteriormente. Como se ilustra, los rayos 222 de energfa solar se reflejan de un concentrador 220 solar y la radiacion 224 solar concentrada se recoge en el calentador solar. La corriente de reciclado de CO2 que pasa por el calentador solar se puede cambiar o no dependiendo del estado del sistema CSP. Como se ilustra, se hace pasar directamente una corriente de fluido por el calentador solar para recuperar calor directamente del sistema de concentracion. En otras realizaciones, la corriente de fluido de trabajo (es decir, la corriente de CO2 reciclada) puede interactuar con un fluido de trabajo secundario (por ejemplo, un fluido de trabajo del ciclo solar) en una relacion de intercambio de calor. Dicho fluido de trabajo secundario puede ciclarse por el sistema concentrador solar para calentamiento, tal como se describio anteriormente en relacion con los colectores termicos solares conocidos. Por ejemplo, se puede incorporar un fluido de trabajo de sales fundidas en el sistema concentrador solar y la corriente de CO2 reciclada que entra al calentador solar puede recibir calor del fluido de trabajo de sales fundidas.

Como se discutio anteriormente, durante los periodos de suficiente recogida solar, el calentador solar puede ser calentado a una temperatura en la que la corriente de reciclado de CO2 que pasa a su traves aumente en temperatura. En tiempos de menor recogida solar, el calentador solar puede estar a esencialmente la misma temperatura que la corriente de reciclado de CO2 que sale del intercambiador de calor y la corriente de reciclado de CO2 puede estar ni calentada ni enfriada. En tiempos de poca recogida solar o ninguna, el calentador solar puede aumentar en temperatura por el paso de la corriente de reciclado de CO2 a su traves. Lo mismo puede ser beneficioso por que el calentador solar puede ser mantenido a una temperatura esencialmente constante - por ejemplo, en aproximadamente 5%, en aproximadamente 10%, en aproximadamente 20% o en aproximadamente 30% de la temperatura de calentamiento maxima del calentador solar. En sistemas de concentracion solar conocidos, el receptor cicla tfpicamente desde muy caliente a mucho mas fno durante cada ciclo solar. Esta ciclacion termica presenta un reto de diseno al receptor y puede producir que el receptor (es decir, el calentador solar) fracase debido a la acumulacion de tensiones termicas dfa a dfa o requiere que su diseno este limitado en temperatura, lo que limita la realizacion. En las realizaciones indicadas de la presente descripcion en las que una corriente de CO2 en o cerca de la temperatura de operacion del sistema fluye constantemente a traves del receptor, se puede evitar la ciclacion de temperatura diaria. El calentador solar puede ser asf mas confiable y puede ser construido para temperaturas superiores, permitiendo mayores eficacias.

La corriente 92 de salida del calentador solar que comprende CO2 reciclado puede en algunos casos, estar a una temperatura que este por debajo de la temperatura de entrada requerida para la camara 10 de combustion primaria. Asf, en algunas realizaciones, se puede colocar un calentador 100 de combustion entre la salida del calentador solar y la entrada de la camara de combustion primaria. El calentador de combustion puede, por ejemplo, quemar una fraccion de la corriente 7 de combustible gaseoso o una corriente de combustible separada para proporcionar calentamiento de bajo nivel necesario para aumentar la temperatura del fluido de reciclado de CO2. La corriente 102 de salida del calentador de combustion puede estar asf a una temperatura requerida para entrada a la camara de combustion primaria y se puede hacer pasar directamente a la camara de combustion primaria. Como se apreciara, el calentador de combustion puede ser opcional y, cuando este presente, se puede encender solo durante los periodos de energfa solar valle cuando la corriente de salida del calentador solar este por debajo de un umbral de temperatura requerido.

Como se ilustra en la FIG. 2, el sistema integrado de la presente descripcion puede incluir una pantalla 200 termica retractil. La pantalla termica puede ser desplegada durante los periodos de energfa solar valle para resistir la perdida de calor del calentador 90 solar mientras que el concentrador 220 solar esta suministrando un calentamiento insuficiente para mantener la alta temperatura requerida para el calentador solar. La pantalla termica puede comprender cualquier material que sea beneficioso para resistir perdidas radiantes del calentador solar y/o proporcionar calentamiento reflectivo - es decir, que refleje perdidas radiantes de vuelta al calentador solar. La pantalla termica puede ser retractil de manera que, durante los periodos de energfa solar maxima, toda la radiacion solar disponible puede ser dirigida al calentador solar para maximizar la capacidad de calor.

Un sistema y metodo de acuerdo con la presente descripcion tambien puede incluir almacenamiento de calor para maximizar la entrada de calor del calentador solar. En algunas realizaciones, el calentador solar y el sistema de concentracion asociado pueden proporcionar solo una porcion del calor total requerido para el sistema y metodo de generacion de energfa. Asf, puede ser util mantener un flujo mmimo, constante, del combustible de combustion a la camara de combustion primaria para el calentamiento mmimo necesario requerido. En algunas realizaciones, sin embargo, el calentador solar y su sistema de concentracion asociado pueden proporcionar calentamiento en exceso mas alla del necesario para las condiciones de operacion del sistema y metodo de generacion de energfa total. En tales realizaciones, el sistema y metodo descritos pueden incluir uno o mas componentes de almacenamiento de calor, tales como un almacenamiento de CO2 calentado o un almacenamiento de sales fundidas calentadas. El calor almacenado (por ejemplo, en un tanque de almacenamiento de CO2 o tanque de almacenamiento de sales fundidas) se puede extraer entonces durante los periodos de calentamiento solar no maximos para suplementar mas el

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calentamiento de la camara de combustion primaria y conservar el calor en exceso producido por el calentador solar durante los periodos de calentamiento solar maximo. Los calculos basados en una velocidad de irradiacion en el suroeste de los Estados Unidos de aproximadamente 2.063 kWh/m2, por ejemplo, han demostrado que un sistema de acuerdo con algunas realizaciones de la presente descripcion puede operar en periodos de calentamiento solar maximo sobre calentamiento procedente del sol 100% y la entrada de calor solar total al sistema puede ser aproximadamente 32,9% de la capacidad del sistema.

Aunque la presente descripcion se discute en relacion con la FIG. 2 como utilizando un combustible gaseoso o lfquido, el sistema y metodo integrado tambien pueden utilizar combustibles solidos, tales como carbon, lignita, biomasa, desechos y coque de petroleo. En tales realizaciones, puede ser util incluir una precamara de combustion para el combustible solido que proporcione una corriente de salida de productos combustibles que se pueda quemar en la camara de combustion primaria. Las realizaciones ejemplares se ilustran en la FIG. 3 en la que se puede dividir la corriente 5 de oxfgeno y una corriente 354 de oxfgeno POX puede ser entrada a una camara 360 de combustion de oxidacion parcial (POX, por sus siglas en ingles) junto con una suspension 332 de combustible particularizada, presurizada. Para preparar la suspension, se muele una corriente 305 de combustible solido (por ejemplo, carbon) en un molino 310 para proporcionar una corriente 312 de combustible solido particularizado, que se suspende en un mezclador 320 accionado por un generador 321. El combustible solido particularizado se combina con una fraccion 74 de suspension de CO2 retirada de la corriente 72 de CO2 de descarga mas fna densificada previamente a la presurizacion a traves del compresor 80. El CO2, que es preferiblemente supercritico en este punto, se combina con el combustible solido particularizado para formar la suspension 322 de baja presion, que se hace pasar despues por una bomba 330 de suspension para proporcionar la suspension 332 de combustible particularizado, presurizada, como una entrada a la camara de combustion de POX. Ademas, la entrada a la camara de combustion de POX es una fraccion 38 de POX de la corriente de reciclado de CO2, que se puede tomar de la corriente 34 de reciclado de CO2 tal como por un divisor 35. Tambien sale del divisor la fraccion 36 del calentador solar de la corriente de reciclado de CO2.

La combustion en la camara de combustion de POX proporciona una corriente 362 de combustion de POX, que puede incluir una variedad de componentes. En realizaciones espedficas, el combustible solido, O2 y CO2 pueden ser proporcionados en relaciones tales que la oxidacion parcial del combustible solido de como resultado una corriente de combustion que incluya un componente incombustible, CO2, y uno o mas de H2, CO, CH4, H2S y NH3. La corriente de combustion de POX se puede hacer pasar por un filtro 370 para retirar cualquier componente incombustible, tal como cenizas. La corriente 374 de combustion de POX filtrada resultante se puede dirigir a la camara 10 de combustion primaria como el combustible de combustion y puede incluir esencialmente solo materiales combustibles gaseosos y/o ifquidos. Se puede retirar una corriente 372 de material en forma de partfculas filtrada del filtro para su eliminacion.

Junto con la descripcion anterior, las realizaciones incluidas por la FIG. 3 comprenden esencialmente los componentes del sistema discutidos de otro modo en relacion a la FIG. 2 y los metodos de uso de las mismas se pueden llevar a cabo de una manera como se discutio en relacion a la FIG. 2. En particular, la corriente 12 de salida de la camara de combustion se puede expandir por la turbina 20. La corriente 22 de salida de la turbina se puede enfriar a traves del intercambiador 30 de calor. La corriente de salida de la turbina enfriada se puede enfriar mas, si se desea, en un refrigerador 40 de baja temperatura y la corriente 42 de salida de baja temperatura puede presentar agua y otras impurezas separadas de aid en un separador 50 como corriente 54 de impurezas. La corriente 52 de CO2 seco puede ser presurizada en la bomba 60 y se puede enfriar la corriente 62 de CO2 de descarga de la bomba y densificar en el refrigerador 70 de densificacion. Se puede dividir la corriente de CO2 de descarga del refrigerador de densificacion, como se discutio anteriormente, dirigiendose una fraccion 74 al mezclador y comprimiendose la fraccion 72 restante en el compresor 80. Se puede dividir la corriente de CO2 de descarga de CO2 comprimido. La corriente de descarga de CO2 comprimido 86 (fraccion de reciclado) se puede hacer pasar de vuelta al intercambiador de calor y se puede hacer pasar una corriente 88 de descarga de CO2 comprimido (fraccion del filtro) al filtro 370. Cualquier CO2 de alta presion restante para la tuberia puede ser retirado como se discutio anteriormente. La corriente 34 de reciclado de CO2 que sale del extremo caliente del intercambiador de calor se puede dividir en el divisor 35 como se indico anteriormente, procediendo las respectivas fracciones por el sistema como se discutio ya en relacion con la FIG. 3 anterior.

Volviendo a la FIG. 2, la corriente 34 de reciclado de CO2 se puede configurar para pasar por el calentador 90 solar y el calentador 100 de combustion opcional previamente al paso a la camara 10 de combustion primaria. En otras realizaciones, sin embargo, tal como en la FIG. 3, se puede dividir opcionalmente la corriente de reciclado de CO2. Mientras la corriente de CO2 se divide para entrada a la camara de combustion de POX en la FIG. 3, dicha division se puede usar para dirigir flujo de CO2 a otros componentes del sistema. Por ejemplo, como se observa en la FIG. 4, la corriente de reciclado de CO2 que sale del extremo caliente del intercambiador 30 de calor puede pasar por un divisor 135 de CO2 de reciclado de combustion para formar dos corrientes de salida. Una corriente 136 de division del calentador solar de reciclado de CO2 se puede dirigir por el calentador 90 solar y se puede hacer pasar una corriente 137 de division de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2 directamente a la camara 10 de combustion primaria. El divisor de CO2 de reciclado de combustion puede ser, por ejemplo, un divisor de flujo simple que puede presentar una division de relacion fijada de la corriente de reciclado de CO2 que entra o puede presentar una division variable de la corriente de reciclado de CO2 que entra. Una division fijada puede oscilar desde flujo del calentador solar a flujo de la camara de combustion primaria 10:90 a flujo del calentador solar a flujo de la camara de combustion primaria 90:10 sobre una base de flujo masico. Otras divisiones de relacion fijada (flujo de calentador solar a flujo de la camara de combustion primaria) pueden ser 20:80 a 80:20, 30:70 a 70:30 o 40:60 a 60:40, sobre una base de flujo masico. En realizaciones en las que se usa division variable, los caudales para el calentador solar y la camara de

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combustion primaria pueden variar basandose en el calor que produce el estado del calentador solar. Por ejemplo, en periodos de calentamiento solar maximo, se puede dirigir 50% o mas, 75% o mas, 80% o mas o 90% o mas del flujo masico al calentador solar. Durante periodos de calentamiento solar inferior, la mayona del caudal masico (por ejemplo, los mismos caudales masicos indicados anteriormente) se puede dirigir a la camara de combustion primaria. El control automatizado de la valvula de flujo variable tambien puede estar incluido. Espedficamente, la salida de calor del calentador solar se puede controlar de manera continua o de manera intermitente y compararse frente a un esquema de flujo de CO2 predeterminado. El caudal masico de CO2 por el divisor de CO2 reciclado de combustion se puede ajustar de manera automatica a medida que aumenta y disminuye la salida de calor del calentador solar, por un ciclo solar. Por ejemplo, a medida que aumenta el calor disponible del calentador solar, el porcentaje del caudal masico de CO2 puede aumentar de manera automatica y de manera proporcional para la division del calentador solar reciclado de CO2 y disminuir para la division de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2. A medida que aumenta el calor disponible del calentador solar, puede disminuir de manera automatica y de manera proporcional el porcentaje del caudal masico de CO2 para el divisor del calentador solar de reciclado de CO2 y aumentar para el divisor de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2. Asf, los sistemas de la presente descripcion pueden incluir elementos de control computerizados, incluyendo hardware y software adaptados para medir el calor disponible del calentador solar y adaptados a valvulas de flujo abiertas y cerradas como sea necesario para ajustar el flujo del calentador solar y el flujo de la camara de combustion primaria de la corriente de reciclado de CO2.

Se puede proporcionar una division similar de la corriente de reciclado de CO2en realizaciones en las que se usa un combustible solido y una camara de combustion de oxidacion parcial. En la FIG. 5, por ejemplo, se muestra un sistema sustancialmente similar al discutido anteriormente en relacion a la FIG. 3. La realizacion de la FIG. 5 difiere en que el divisor 35 ha sido recolocado y se configura para dividir la corriente 34 de reciclado de CO2 en tres corrientes separadas. La fraccion 38 de POX de la corriente de reciclado de CO2 pasa de nuevo directamente a la camara 360 de combustion de POX. Una fraccion 36 del calentador solar de la corriente de reciclado de CO2 pasa de nuevo asimismo directamente al calentador 90 solar. Ahora se proporciona directamente una fraccion 37 de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2 dedicada a la camara 10 de combustion primaria. Como en relacion a la FIG. 5, el divisor en la FIG. 5 se puede configurar para division de relacion fijada o division de relacion variable. En algunas realizaciones, una mayona del flujo de la corriente de reciclado de CO2 por el divisor (sobre una base de flujo masico) se puede dirigir a una de las tres corrientes. En otras palabras, una mayona del flujo de la corriente de reciclado de CO2 por el divisor (sobre una base de flujo masico) se puede dirigir a la camara de combustion de POX o una mayona del flujo de la corriente de reciclado de CO2 por el divisor (sobre una base de flujo masico) puede ser dirigida al calentador solar o una mayona del flujo de la corriente de reciclado de CO2 por el divisor (sobre una base de flujo masico) puede ser dirigida a la camara de combustion primaria.

Volviendo a la FIG. 2, si se desea, se puede dirigir alternativamente la corriente 34 de reciclado de CO2 en total al calentador 90 solar o a la camara 10 de combustion primaria. Por ejemplo, como se ilustra en la FIG. 6, se pueden colocar dos valvulas 235 de flujo de posicion en lmea de la corriente de reciclado de CO2. Se puede colocar la valvula de flujo en la posicion del calentador solar de manera que el 100% de la corriente de reciclado de CO2 pase al calentador 90 solar en el bucle 236 del calentador solar de reciclado de CO2. Esta configuracion se puede usar durante tiempos de calentamiento solar maximo de manera que toda la corriente de reciclado de CO2 se caliente en el calentador solar. En tales realizaciones, el calentador de combustion puede estar particularmente ausente ya que no se requerira calentamiento adicional de la corriente 92 de salida del calentador solar y puede proceder directamente despues la corriente de salida del calentador solar a la camara de combustion primaria. La valvula de flujo se puede colocar alternativamente en la posicion de la camara de combustion primaria de manera que el 100% de la corriente de reciclado de CO2 pase a la camara 10 de combustion primaria en el bucle 237 de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2. Esta configuracion se puede usar durante los tiempos de calentamiento solar valle cuando se puede proporcionar insuficiente calentamiento en el calentador solar para calentar la corriente de reciclado de CO2 a la temperatura necesaria para entrar a la camara de combustion primaria. La totalidad de la corriente de reciclado de CO2 se puede calentar despues en la camara de combustion primaria a la temperatura necesaria.

El uso de una valvula de flujo de dos posiciones tambien se puede usar en realizaciones en las que se queme un combustible solido en una camara de combustion de POX previamente a la combustion de productos de oxidacion parcial en la camara de combustion primaria. Por ejemplo, como se observa en la FIG. 7, se coloca una valvula 235 de flujo de dos posiciones en lmea de la corriente 34 de reciclado de CO2. Se puede colocar la valvula de flujo en la posicion del calentador solar de manera que el 100% de la corriente de reciclado de CO2 pase al calentador 90 solar en el bucle 236 del calentador solar de reciclado de CO2. Esta configuracion se puede usar durante los tiempos de calentamiento solar maximo de manera que todo de la corriente de reciclado de CO2 se calienta en el calentador solar. En tales realizaciones, el calentador de combustion puede estar ausente en particular ya que no se requerira calentamiento adicional de la corriente 92 de salida del calentador solar, y la corriente de salida del calentador solar puede proceder entonces directamente a la camara de combustion primaria. La valvula de flujo se puede colocar alternativamente en la posicion de las camaras de combustion combinadas de manera que el 100% de la corriente de reciclado de CO2 pase a las dos camaras de combustion en el bucle 239 de las camaras de combustion combinadas de reciclado de CO2. Este bucle se puede dividir espedficamente en un divisor 135 de CO2de reciclado de combustion en el que se puede hacer pasar una porcion del CO2 reciclado a la camara 360 de combustion de POX en la fraccion 38 de POX de la corriente de reciclado de CO2 y se puede hacer pasar una porcion del CO2 reciclado a la camara 10 de combustion primaria en la fraccion 37 de la camara de combustion primaria de reciclado de CO2.

Como se puede observar de lo anterior, los sistemas y metodos integrados de la presente descripcion pueden ser beneficiosos en particular para utilizar todo el calentamiento disponible de un sistema CSP para mejorar la eficacia de un sistema y metodo de generacion de energfa de combustion. Esto se ilustra en la FIG. 8, donde el calentamiento relativo de las diversas fuentes en un sistema y metodo integrado que utiliza gas natural como combustible. Tales 5 fuentes de calentamiento se asignan por un ciclo solar ejemplar de medianoche a medianoche. Como se observa en la misma, durante los periodos sin luz del sol, la camara de combustion primaria se acciona de manera que un periodo 401 de combustion primaria justifique sobre todo el calentamiento en el sistema integrado. Cuando transcurre el amanecer, el periodo de combustion primaria puede cesar (aunque puede tener lugar una disminucion mas gradual) al tiempo que aumenta el periodo 403 de calentamiento solar. Durante el tiempo en que aumenta el calentamiento solar a 10 medida que se aproxima la salida solar maxima, se puede encender el calentador de combustion para calentamiento suplementario y puede empezar un periodo 405 de calentamiento de la camara de combustion y disminuir gradualmente. A medida que la salida solar maxima empieza a decaer, el periodo del calentador de la camara de combustion puede aumentar de nuevo hasta el punto que el calentamiento solar sea suficientemente bajo para que el periodo de combustion primaria empiece y domine la produccion de calor. Durante el periodo de la camara de 15 combustion primaria, se puede implementar la utilizacion 407 de pantalla termica para reducir la perdida de calor del calentador solar.

Se idearan muchas modificaciones y otras realizaciones de las invenciones explicadas en la presente memoria para un experto en la materia a la que pertenecen estas invenciones con el beneficio de las explicaciones presentadas en las descripciones anteriores. Se tiene que entender que la descripcion no esta limitada a las realizaciones espedficas 20 descritas y que las modificaciones y otras realizaciones estan destinadas a estar incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Aunque se empleen en la presente memoria terminos espedficos, se usan en un sentido generico y descriptivo solo y no para fines de limitacion.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para generar energfa, comprendiendo el metodo:

hacer pasar una corriente que contiene CO2 de una camara (10) de combustion primaria por una turbina (20) para expandir la corriente que contiene CO2, generar energfa y formar una corriente de salida de la turbina que comprende

CO2;

enfriar la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 en un intercambiador (30) de calor para formar una corriente de salida de la turbina enfriada;

presurizar CO2 de la corriente de salida de la turbina enfriada para formar una corriente que contiene CO2 presurizado; calentar la corriente que contiene CO2 presurizado en el intercambiador (30) de calor; calentar mas la corriente que contiene CO2 presurizado con un calentador (90) solar y

hacer pasar la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada por el sol a la camara (10) de combustion primaria.
2. El metodo segun la reivindicacion 1, que comprende una o mas de las siguientes etapas:

la corriente que contiene CO2 que entra en la turbina (20) esta a una presion de aproximadamente 150 bar (15 MPa) o mayor;

la corriente que contiene CO2 que entra en la turbina esta a una temperatura de aproximadamente 500°C o mayor;

la relacion de la presion de la corriente que contiene CO2 que entra en la turbina a la presion de la corriente de salida de la turbina que comprende CO2 es aproximadamente 12 o menos y

la etapa de presurizacion de la corriente que contiene CO2 comprende hacer pasar la corriente por una pluralidad de fases de presurizacion, comprendiendo ademas en particular enfriar la corriente que contiene CO2 entre dos fases de presurizacion.
3. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que una porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado se calienta con calor suplementario despues de la etapa de presurizacion y previamente a ser calentada por el calentador (90) solar, en el que en particular el calor suplementario incluye calor de compresion de una planta (110) de separacion de aire.
4. El metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas hacer pasar la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada por el sol del calentador (90) solar por un calentador (100) de combustion previamente a paso a la camara (10) de combustion primaria.
5. El metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas quemar un combustible carbonoso en la camara (10) de combustion primaria en presencia de oxfgeno y la corriente que contiene CO2 de manera que la corriente que contiene CO2 presurizada y calentada por el sol pasada por la turbina comprende ademas uno o mas productos de combustion.
6. El metodo segun la reivindicacion 5, que comprende ademas purificar la corriente de salida de la turbina enfriada del intercambiador de calor en un separador (50) por separacion de uno o mas de los productos de combustion del CO2 o en el que el combustible carbonoso es un lfquido o gas.
7. El metodo segun la reivindicacion 5, en el que el combustible comprende una corriente de productos de combustion parcialmente oxidados, en particular en el que el metodo comprende ademas quemar un combustible solido en presencia de O2 y CO2 en una camara (360) de combustion de oxidacion parcial, proporcionandose el combustible solido, O2 y CO2 en relaciones de manera que el combustible solido se oxide solo parcialmente para producir la corriente de productos de combustion parcialmente oxidada que comprende un componente incombustible, CO2, y uno o mas de H2, CO, CH4, H2S y NH3; en particular en el que el combustible solido, O2 y CO2 se proporcionan en relaciones tales que la temperatura de la corriente de productos de combustion parcialmente oxidada es suficientemente baja para que todo el componente incombustible en la corriente este en la forma de partfculas solidas.
8. El metodo segun la reivindicacion 7, que comprende ademas hacer pasar la corriente de productos de combustion parcialmente oxidada por uno o mas filtros (370).
9. El metodo segun la reivindicacion 7, en el que el combustible solido comprende carbon, lignita, biomasa o coque de petroleo, en particular en el que el combustible solido esta en una forma de material en forma de partfculas y se suspende con CO2.
10. El metodo segun la reivindicacion 5, en el que la cantidad de combustible carbonoso y oxfgeno proporcionada a la camara (10) de combustion primaria se controla de manera que el calor de combustion en la camara de combustion primaria se relacione inversamente con el calor disponible del calentador solar para calentar la corriente que contiene

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CO2 presurizado que pasa por el calentador (90) solar, en particular en el que la cantidad de calor disponible del calentador solar vana por mas de 10% por un unico ciclo solar y en particular en el que la cantidad de combustible carbonoso y oxfgeno proporcionado a la camara de combustion se controla de manera que la temperatura de la corriente que contiene CO2 pasada a la turbina (20) vana menos de 10% por el unico ciclo solar.
11. El metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas dividir la corriente que contiene CO2 presurizado que sale del intercambiador (30) de calor previamente a calentamiento con el calentador solar de manera que una primera porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado continua a la etapa de calentamiento solar y una segunda porcion de la corriente que contiene CO2 presurizado pasa a la camara (10) de combustion primaria sin que se caliente primero por el calentador (90) solar.
12. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que el calentador solar calienta la corriente que contiene CO2 a una temperatura de aproximadamente 500°C o mayor o

en el que el calentador solar se calienta por la corriente que contiene CO2 o

en el que la generacion de energfa se consigue con una eficacia total en un valor de calentamiento inferior de al menos 60%.
13. Un sistema generador de energfa que comprende: una planta (110) de separacion de aire;

un calentador (90) solar;

una camara (10) de combustion primaria en comunicacion de fluido con el calentador solar;

una turbina (20) productora de energfa en comunicacion de fluido con la camara de combustion primaria;

un intercambiador (30) de calor en comunicacion de fluido con la turbina productora de energfa y el calentador solar y

al menos un compresor (80) en comunicacion de fluido con el intercambiador de calor.
14. El sistema generador de energfa segun la reivindicacion 13, que comprende una o mas de las siguientes caractensticas:

el sistema de generacion de energfa comprende ademas un calentador (100) de combustion colocado en medio y en comunicacion de fluido con el calentador (90) solar y la camara (10) de combustion primaria;

el sistema de generacion de energfa comprende ademas un separador colocado en medio y en comunicacion de fluido con el intercambiador (30) de calor y al menos un compresor (80);

la planta (110) de separacion de aire es una planta de separacion de aire criogenico que comprende un compresor principal adiabatico y un compresor reforzador y

el intercambiador de calor comprende una serie de dos o mas unidades de intercambio de calor.
15. El sistema segun la reivindicacion 13, que comprende ademas una camara (360) de combustion de oxidacion parcial que tiene una salida en comunicacion de fluido con una entrada de la camara (10) de combustion primaria, que comprende en particular una o ambas de las siguientes caractensticas:

el sistema comprende ademas un filtro (370) colocado en medio y en comunicacion de fluido con la salida de la camara de combustion de oxidacion parcial y la entrada de la camara de combustion primaria y

el sistema comprende ademas un divisor (35) colocado aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida del extremo caliente del intercambiador (30) de calor, teniendo dicho divisor una primera salida en comunicacion de fluido con la camara de combustion de oxidacion parcial y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador (90) solar.
16. El sistema segun la reivindicacion 13, que comprende ademas un divisor (135) colocado aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida del extremo caliente del intercambiador (30) de calor, teniendo dicho divisor una primera salida en comunicacion de fluido con la camara (10) de combustion primaria y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador (90) solar.
17. El sistema segun la reivindicacion 13, que comprende ademas una valvula (235) de flujo colocada aguas abajo de y en comunicacion de fluido con una salida de extremo caliente del intercambiador (30) de calor, teniendo dicha valvula de flujo una primera salida en comunicacion de fluido con la camara (10) de combustion primaria y una segunda salida en comunicacion de fluido con el calentador (90) solar, estando adaptada dicha valvula de flujo a flujo alterno entre el calentador solar y la camara de combustion primaria.