English1.1 Torres
centrales.
1.2 Disco
Stirling.
1.3 Fresnel.
1.4
Cilindro-parabólicos.
1.1 Torres
centrales.
La
primera central comercial de este tipo se terminó en junio del 2007 en España,
las hay de potencias de 11 MW y de 20 MW en construcción
1.2
Disco Stirling.
En
Europa sólo hay plantas piloto de este tipo, su potencia típica es de 10 kW.
Consisten en espejos con forma de plato que reflejan la luz a un
punto central.
Figura 2. Disco Stirling.
1.3
Fresnel.
En
Europa no hay ninguna central de este tipo. El principio de operación es el
mismo que para las centrales cilindro-parabólicas. En este caso la tubería con
el fluido calor-portador pasa por encima de una superficie horizontal de
espejos que se van orientando a lo largo del día para hacer incidir
siempre los rayos solares sobre la tubería como se puede observar en la
siguiente imagen.
Figura 3. Campo Fresnel.
1.4
Cilindro-Parabolicos.
Esta
tecnología se empezó a usar en los años 80, y actualmente hay centrales en
Europa y EEUU, siendo la más usada por ello se va a entrar más en detalle, su
potencia oscila entre los 50 MW y los 200 MW. Los concentradores solares
recogen la energía lumínica que nos llega de forma directa desde el Sol como
multitud de rayos, concentrándola en un punto o foco donde es transferida en
forma de energía térmica, dentro de los concentradores se encuentran los
cilindro-parabólicos, en el que el foco está situado en la línea. Debido a su
forma la concentración en el foco está en el rango de 30
a 100 veces la intensidad normal, su modo de
funcionamiento consiste en orientarse de forma que el plano de la apertura esté
perpendicular a los planos en los que se encuentran los rayos solares. Para
ello sigue al Sol con un seguidor de un solo eje de forma que al estar
continuamente enfocado, transfiere la energía al fluido que circula por el
interior del tubo absorbente.
Figura 4. Campo de colectores
cilindro-parabólicos.
Las partes principales que componen la instalación de
un colector cilindro-parabólico son:
1) Cimentación. Soporta los
colectores y los fija al suelo de forma que el conjunto estructural soporte las
cargas para las que esta diseñado, suelen ser de hormigón armado. Se realizan
en función de las dimensiones de los colectores y de las características
estructuras, que están en función del peso, cargas de viento y tipo de terreno.
2) Estructura. Su función es
la de dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen, suelen ser
metálicas, aunque actualmente se están investigando otros materiales como la
fibra de vidrio, plásticos e incluso madera. Es importante que la estructura
sea de calidad ya que cualquier deformación de esta a lo largo de su vida
afectará a la concentración de la luz y con ello a la producción de energía.
Figura 5. Estructura.
3) Reflector
cilindro-parabólico. Es la parte concentradora del colector y su trabajo
consiste en reflejar la radiación solar que incide sobre él y proyectarla de
forma concentrada sobre el tubo absorbente. Los reflectores utilizados son
espejos hechos de plata o aluminio aplicados sobre chapa, plástico o cristal.
Los espejos al estar al aire libre se tienden a ensuciar por lo que deben ser
limpiados para que no disminuya el rendimiento, el principal problema para su
limpieza son los delicados tubos centrales.
Figura 6. Reflector.
4)
Tubo absorbente. Es el encargado de convertir la luz solar
concentrada en energía térmica en el fluido caloportador, consiste
principalmente en dos tubos uno interior de metal, recubierto de una capa
especial de pintura negra a base de materiales de gran absorción superior al 90
% y baja emisividad a altas temperaturas, y otro tubo transparente de vidrio de
alta transmitancia en el intervalo solar. Para unir los dos tubos se deben usar
juntas especiales capaces de soportar las dilataciones. Además dentro de los
tubos se introducen unos Getters, encargados de absorber las moléculas de las
sustancias que puedan penetrar entre el tubo metálico y el de vidrio, para
mantener el vacío.
Figura 7. Tubo absorbente.
5) Transmisión. Es el mecanismo de seguimiento solar que
se encarga de cambiar la posición del colector conforme el Sol se va moviendo,
puede ser eléctrico, motor-reductor, o hidráulico, el más habitual. Normalmente
para abaratar coste un solo mecanismo se debe encarga de mover 6 colectores en
serie.
Figura 8. Transmisión eléctrica a la
izquierda e hidráulica a la derecha.
6)
Sistema de seguimiento del Sol. Es el encargado de ajustar
la posición del colector de tal manera que el rendimiento sea máximo, para la
orientación se utilizan fotocélulas separadas por una banda de sombra, que en
caso de desenfoque, produce un tensión que hace que motor gire o los pistones
se muevan en la dirección deseada. Además de permitir el máximo aprovechamiento
de la energía solar, el sistema de seguimiento sirve para desenfocar el espejo
cuando la energía captada es excesiva, otra de sus funciones es colocar los
espejos en posición de limpieza o de mantenimiento.
Figura 9. Sistema de seguimiento.
7) Conexión entre colectores.
Los colectores se unen en serie formando filas y estos a su vez se unen paralelo.Estas piezas permiten al fluido
circular entre los
módulos, partes
móviles, y las tuberías de circulación, partes fijas, etc. Pueden ser de dos tipos o bien juntas
rotativas o tuberías flexibles.
Figura 10. Juntas de conexión entre paneles.
8) Fluido de transferencia de calor. Son lo encargados de
absorber la energía solar en los tubos del campo solar y transportarla a los
depósitos de sales. Existen diferentes tipos de fluidos usados para esta misión
de ellos se pueden destacar los siguientes:
- Agua-vapor. Sus
ventajas son: barata, fácil de conseguir, abundante, excelente medio de
transmisión de calor, alto calor específico, propiedades y comportamiento muy
conocido, no es toxica y no es inflamable. Sus desventajas son: es agresiva,
muy oxidante, produce corrosión, determinadas sales precipitan produciendo
incrustaciones, se dilata al solidificarse y aumenta muy fuertemente de presión
con la temperatura.
- Mezclas de sales
inorgánicas.
- Alquil bencenos. Son muy estables,
soportan temperaturas de hasta 300 ºC, no desprenden gases tóxicos, ni
corrosivos y tienen un bajo punto de congelación entre -45 a -50 ºC.
- Mercurio. Muy poco empleado por razones
de toxicidad y precio, trabaja hasta temperaturas de 540 ºC, requiere una gran
vigilancia para detección de fuga de vapores, a partir de 360 ºC requiere
presión en la instalación haciendo que los costos sean muy altos.
- Mezclas difenilo y
óxido de difenilo. Tienen puntos de fusión muy altos, desagradable olor
fenólico a altas temperaturas (hasta los 410 ºC), son muy caros y al tener un
punto de ebullición bajo la instalación necesita un control de presión
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