ÍNDICE:
1.1 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 central.
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 mecánico 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.
