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Energía solar termoeléctrica

-Introducción

La energía termoeléctrica (o también comúnmente llamada energía solar concentrada, aunque es un nombre un poco genérico) es otra forma de utilizar la radiación recibida por el sol distinta a como la usan los paneles fotovoltaicos para producir electricidad. De esta forma, las centrales que usan este método de transformación de la radiación solar pueden recibir el nombre de centrales termoeléctricas, centrales termosolares o centrales solares térmicas concentradas. En este caso el mecanismo de funcionamiento consiste en concentrar la luz recibida por un emplazamiento a un punto fijo. Esto se consigue colocando espejos que estén orientados de tal forma que con su ángulo de reflexión la luz rebote hacia el punto que queremos.

Una vez que la luz queda concentrada en un punto, este calienta dependiendo del tipo de central que se trate aire,vapor de agua, aceite o sales fundidas, de tal forma que si el fluido que se calienta es el agua se puede utilizar para mover las turbinas de un ciclo termodinámico (como por ejemplo en una central térmica de carbón que se utiliza el carbón para calentar agua). Este ciclo consiste en calentar un fluido aumentando su presión y temperatura para mover las turbinas encargadas de generar electricidad para luego posteriormente pasar por un condensador en el que se disminuye la presión y poder iniciar de nuevo el ciclo. Si se usa otro fluido luego tiene que haber un intercambiador donde se traspase la energía calorífica al agua y ya poder iniciar el ciclo.

-Conceptos aplicados

El sol puede considerarse a efectos de radiación, como un cuerpo negro que esta a 5777 K a nivel de la atmósfera. Por efectos atenuativos de la atmósfera, a nivel superficial se puede considerar un cuerpo negro hasta de unos 3000-2000 K según las condiciones globales.

La base del funcionamiento se centra en convertir esta radiación en energía térmica para calentar un fluido. El elemento encargado de esto es el colector. Este puede alcanzar unas temperaturas elevadas y por ello tener unas perdidas bastante apreciables que son proporcionales al área del colector y a la cuarta potencia de su temperatura. Esto hace necesario reducir al máximo el área del colector y de ahí que aparezca otro elemento llamado concentrador encargado de reflejar la radiación a un punto o un área mas pequeña que la inicial.

El problema a la hora de reflejar esta radiación es que el sol no es un punto sino que se tiene que considerar un disco con un ángulo de incisión de 32′. Esto conlleva a que en la reflexión, la radiación queda reflejada en una región y no como un punto y limita el ratio de concentración máxima.

Hay varias formas de concentrar los rayos del sol, cada una de ellas con distintos ratios de concentración: el de los colectores planos como los que hay en las casas sería de uno, espejos cilindrico-parabólicos con un ratio de 70 aproximadamente, centrales termosolares de torre que tendrían un ratio de 800, el de un disco parabólico estaría en torno a 5000 y por último se encontrarían los hornos solares con un ratio de más de 10000.

Una ventaja añadida que tienen las centrales que usan este tipo de energía es que permite crear sistemas híbridos solar-combustibles fósiles que permiten incrementar los rendimientos. Otra más es que se puede almacenar el fluido calentado en grandes contenedores que permiten mantener en funcionamiento a las centrales  en momentos que no hay radiación solar directa.

Centrales termoeléctricas de torre
Sistemas cilindroparabólicos
Sistemas de discos parabólicos
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