Post on 14-Apr-2017
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ENERGÍA SOLARTÉRMICA Y FOTOVOLTAICA
MSc. Ing. MULLO QUEVEDO ALVARO
Contenido
Energía Solar Térmica1
Energía Solar Fotovoltaica 2
3
4
Energía Solar
Objetivos del curso:
Brindar al cursante la oportunidad de capacitarse en el aprovechamiento de la Energía Solar Térmica y Fotovoltaica.
Conocer las tecnologías actuales de colectores y paneles solares para su selección y aplicación doméstica, industrial y rural.
Tipos de aprovechamiento
Fotovoltaica Para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
EnergíaSolar
Térmica ó termosolarconsiste en el aprovechamiento de la energía del sol para producir calor que puede aprovecharse para la producción de agua caliente, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y a partir de ella, de electricidad.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
Para los fines del aprovechamiento de su energía, el Sol es una inmensa esfera de gases a alta temperatura, con un diámetro de 1.39x109m, situado a la distancia media de 1.5x1011m respecto de la Tierra. Esta distancia se llama unidad astronómica.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
Se estima que la temperatura en el interior del Sol debe ser del orden de 107K, pero en la fotósfera, es decir, en la superficie externa del Sol, la temperatura "efectiva de cuerpo negro" es de 5762 K (i.e., calculada según el modelo radio activo del cuerpo negro). Existen, sin embargo, otras formas de calcular la temperatura de la fotósfera, que dan como resultado alrededor de 6300 K. Es claro que nadie ha colocado un termómetro en la superficie del Sol. Su temperatura se mide por métodos indirectos, basados en diversos modelos. De ahí que no coincidan todas las estimaciones de su temperatura.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
Algunos datos interesantes acerca del Sol son los siguientes:
El Sol genera su energía mediante reacciones nucleares de fusión -por ejemplo dos átomos de hidrógeno que producen helio, o uno de helio y uno de hidrógeno que producen litio, etc.- que se llevan a cabo en su núcleo.
La generación de energía proviene, por tanto, de la pérdida de masa del Sol, que se convierte en energía de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein, E = mc2, donde E es la cantidad de energía liberada cuando desaparece la masa m; c es la velocidad de la luz.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
El núcleo solar es la región comprendida dentro del 23% de su radio, a partir del centro, que corresponde a tan sólo el 15% del volumen, pero en cambio contiene el 40% de la masa y ahí se genera el 90% de la energía.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
A una distancia del 70% del radio solar, la temperatura es del orden de 105K y la densidad es de unos 70 kg/m3. La zona que va del 70% al 100% del radio solar, se conoce como zona convectiva y su temperatura cae hasta 5000 a 6000 K, mientras que la densidad desciende a 10-5kg/m3.
La capa externa de esta región recibe el nombre de fotósfera y es considerada como la superficie del Sol.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
La combinación de tres factores:
La distancia Tierra-Sol. El diámetro solar.La temperatura del Sol.
Determinan un flujo luminoso, un flujo de energía que incide sobre la superficie de la Tierra.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
La constante solar, Gsc, es el flujo de energía proveniente del Sol, que incide sobre una superficie perpendicular a la dirección de propagación de la radiación solar, ubicada a la distancia media de la Tierra al Sol, fuera de toda atmósfera.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
El valor comúnmente aceptado para Gsc
que, en otras unidades equivale a: Gsc = 1.940 cal/cm2min = 428 Btu/ft2hr = 4871 MJ/m2hrEstos valores fueron aceptados por la
NASA (1971).
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
La ecuación que describe el flujo de energía sobre un plano normal a la radiación solar extraterrestre, a lo largo del año es:
Donde:Gon = es el flujo de radiación extraterrestre, medida en un plano normal a la radiación. n = es el número de día del año.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
En la ecuación anterior, las normas para los subíndices son como sigue:
• El subíndice "sc" se usa para la constante solar (del inglés solar constant).
• El subíndice "on" se utiliza para la radiación extraterrestre observada en un plano normal a la radiación.
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
Ecuaciones para convertir el día del mes, en el número de día del año.
La radiación solar
El Sol emite radiación en toda la gama del espectro electromagnético, desde los rayos gamma, hasta las ondas de radio. Sin embargo, para los fines del aprovechamiento de su energía, sólo es importante la llamada radiación térmica que incluye sólo el ultravioleta (UV), la radiación visible (VIS) y la infrarroja (IR).
NATURALEZA DE LA ENERGIA SOLAR
Todos los cuerpos emiten cierta cantidad de radiación en virtud de su temperatura. A mayor temperatura ocurren dos cambios en la radiación emitida:
1. La intensidad de la emisión es mayor, refiriéndose a, un mayor número de watts por metro cuadrado abandonan el cuerpo.
2. El color o tipo de radiación cambia hacia una menor longitud de onda, esto es, del IR al VIS y al UV, a medida que aumenta la temperatura.
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RADIACION SOLAR
Radiación Solar
Los 1,73x1014 kW de energía solar que inciden sobre la Tierra, se reparten en la siguiente forma:
Energía solar reflejada por la atmósfera hacia el espacio exterior, 30%, 0,52*1014 kW.
Energía solar que se utiliza en calentar la atmósfera, 47%, 0,80*1014 kW.
Energía solar que se utiliza en la evaporación de los océanos, 23% , 0,40*1014 kW.
Energía solar que se utiliza en generar perturbaciones atmosféricas, como el viento, (energía mecánica), 0,0037*1014 kW.
Radiación Solar
Energía solar utilizada en la fotosíntesis, 0,0004*1014 kW.
Balance de radiación solar
TIPOS DE RADIACIÓN Y SUS RELACIONES GEOMETRICAS
Se conoce como radiación directa, la que se recibe directamente del Sol, sin sufrir ninguna dispersión atmosférica. La radiación extraterrestre es, por tanto, radiación directa. Generalmente se usa el subíndice "b" para indicar radiación directa.
TIPOS DE RADIACIÓN Y SUS RELACIONES GEOMETRICAS
La radiación difusa es la que se recibe del Sol, después de ser desviada por dispersión atmosférica. Es radiación difusa la que se recibe a través de las nubes, así como la que proviene del cielo azul. De no haber radiación difusa, el cielo se vería negro, aun de día, como sucede por ejemplo en la Luna. Suele utilizarse el subíndice "d" para la radiación difusa.
TIPOS DE RADIACIÓN Y SUS RELACIONES GEOMETRICAS
Por otro lado, se conoce como radiación terrestre la que proviene de objetos terrestres, por ejemplo, la que refleja una pared blanca, un charco o un lago, etc.
TIPOS DE RADIACIÓN Y SUS RELACIONES GEOMETRICAS
Se conoce como radiación total, la suma de las radiaciones directa, difusa y terrestre que se reciben sobre una superficie.
TIPOS DE RADIACIÓN Y SUS RELACIONES GEOMETRICAS
Para expresar la potencia solar -y en general, de cualquier radiación- se utiliza el término irradiancia. La irradiancia, W m2, es la rapidez de incidencia de energía radiante sobre una superficie, por unidad de área. Generalmente se usa el símbolo G para la irradiancia, junto con los subíndices adecuados: Go, Gb, Gd, para la irradiancia extraterrestre, directa, difusa
La cantidad de energía, por unidad de área, que incide durante un período de tiempo dado, recibe el nombre de irradiación, Jm2, y no es otra cosa que la integral de la irradiancia durante el período en cuestión.
Generalmente se usa el símbolo "I" para la insolación por hora, mientras que "H" se usa para la insolación en el período de un día. Se aplican los mismos subíndices, por ejemplo: Ho simboliza la irradiación extraterrestre en un día; Id simboliza la irradiación difusa en una hora.
la relación entre la irradiación y la irradiancia está dada por la expresión:
Donde la irradiación se está calculando desde el tiempo t1 hasta el tiempo t2 y la irradiancia se considera en función del tiempo.
CÁLCULO DE LA IRRADIANCIA DIRECTA SOBRE UNA SUPERFICE
La intensidad de radiación sobre la superficie dependerá pues, del ángulo que forme la normal de la superficie, respecto de la dirección de propagación de la radiación. Este ángulo se conoce con el nombre de ángulo de incidencia. Entonces, la irradiancia incidente sobre la superficie será:
Donde GT se refiere a la irradiancia sobre un plano con cualquier inclinación y Gn se refiere a la irradiancia medida sobre un plano normal a la dirección de propagación de la radiación.
CONVERSIÓN DE HORA CIVIL A HORA SOLAR.
Donde Lst corresponde a la longitud geográfica del meridiano de referencia, mientras que Lloc es la longitud geográfica del meridiano local.
CÁLCULO DE LA RADIACIÓN DIRECTA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL
El ángulo cenital solar θz es función del tiempo, del día del año y de la latitud. Se puede calcular utilizando la relación:
Donde δ es la declinación del sol, Φ la latitud (considerada positiva en el hemisferio norte) y ω el ángulo horario. Este último es una medida de la hora local, es decir, está definido como el ángulo que la tierra debe girar para situar el meridiano de la posición de observación en la vertical del sol.
Irradiación a lo largo de un día, Ho
En esta ecuación, la irradiación Ho está dada en J m2.
MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN SOLARExisten varios instrumentos para medir la
radiación solar. El más aceptado comunmente, es el uso de un piranómetro.
MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR Otro instrumento para medir radiación solar es el
piroheliómetro. El piroheliómetro es un instrumento que se enfoca directamente al Sol para medir exclusivamente la radiación que proviene de él y de sus alrededores cercanos.
http://www.youtube.com/watch?v=eahWoO2cJ0U
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COLECCION Y ALMACENAMIENTO DE
ENERGIA
COLECCION Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
COLECTORES SOLARES PLANOS
Un colector solar es una especie de intercambiador de calor que transforma la energía radiante en calor. La transferencia de energía se hace desde una fuente radiante (sol), hacia un fluido (agua o aire generalmente) que circula por los tubos o ductos del colector.
COLECCION Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
COLECTORES SOLARES PLANOS1. Un captador solar, también llamado colector solar, es
cualquier dispositivo diseñado para recoger la energía irradiada por el sol y convertirla en energía térmica. Los colectores se dividen en dos grandes grupos:
los captadores de baja temperatura, utilizados fundamentalmente en sistemas domésticos de calefacción y ACS, y
los colectores de alta temperatura, conformados mediante espejos, y utilizados generalmente para producir energía eléctrica.
De acuerdo a la sustancia que circula.
Placas absorbedoras para calentamiento de líquidos.
Placas absorbedoras para calentamiento de gases.
Existe una amplia variedad de medios que permiten aumentar el flujo de la radiación solar sobre un receptor pudiéndose clasificar teniendo en cuenta una serie de factores, como:
a) El que sean lentes o reflectoresb) Por el sistema de montaje y modelo de orientaciónc) Por la magnitud de la concentración de radiación que son
capaces de conseguird) Por los materiales utilizados en su construccióne) Por los fluidos térmicos que se van a utilizar que dependen
de sus aplicaciones, etc.
Receptor plano y concentrador-reflector plano.
Tiene un bajo índice de concentración, inferior a 4; se aprovecha en el receptor parte de la componente solar difusa incidente sobre el colector.
Receptor cilíndrico y concentrador-reflector cónico.
Se mejoran las características de concentración del caso anterior
Receptor cilíndrico y concentrador-reflector esférico.
Se mejoran las características de concentración de los casos anteriores
Concentrador-reflector tipo paraboloide de revolución.
Permite obtener relaciones de concentración muy elevadas, lo que a su vez implica elevadas temperaturas; una modificación del mismo introduce un segundo reflector que permite llevar al foco a otra posición más conveniente.
Colector con concentrador-reflector cilíndrico parabólico y receptor tubular.
Es el modelo más usado y en el que el tubo receptor se encuentra a lo largo de todas las posiciones focales. La temperatura alcanzada en el mismo puede llegar a ser del orden de los 300°C, suficiente para muchas aplicaciones. En la Fig IV.2.a se representa un concentrador cilíndrico parabólico, y en la Fig IV.2.b un concentrador cilíndrico parabólico con reflector secundario.
Concentrador de reflexión Fresnel y concentrador refractor Fresnel.
En el reflector Fresnel, Fig IV.3.a, las superficies pueden ser planas o curvas, estando diseñada cada una para reflejar individualmente la radiación sobre el receptor; su gran ventaja radica en su facilidad de construcción, siendo muy interesante su utilización en colectores solares de gran potencia y alta temperatura.
Tipología
Tipología
El refractor Fresnel utiliza un sistema de concentración parecido a un montaje de lentes con un punto focal único, Fig IV.3.b
COLECCION Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
BALANCE DE ENERGÍA EN UN COLECTOR SOLAR PLANO.
En estado estable, el funcionamiento de un colector solar plano se puede describir mediante un balance de energía. Este se puede representar de manera sencilla mediante la siguiente ecuación:
donde Qabs es el calor total incidente absorbido por unidad de tiempo en el colector (W), Qu el calor útil que finalmente se transfiere al fluido de trabajo (W), QL las pérdidas de calor hacia los alrededores por radiación, convección y conducción (W) y du/dt la rapidez de el cambio de energía interna almacenada en el colector (W).
COLECCION Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA
Media/ok.avi
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
Los parámetros básicos que permiten definir el depósito de almacenamiento son:
La duración del almacenamiento.La cantidad de energía a almacenar.La temperatura deseada en el sistema
receptor de la energía, que viene condicionada por la utilización de esta energía.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
Los medios de almacenamiento se clasifican en:
Almacenamiento a plazo corto (horas o días)Almacenamiento de larga duración (meses),
generalmente del verano para el invierno
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
El almacenamiento de la energía solar se puede hacer: En forma de calor sensible, en el que el calor almacenado
aumenta la temperatura de un medio líquido, sólido o gaseoso
En forma de calor latente, como el calor de fusión en sistemas químicos
En forma de calor sensible y latente, en el que el calor almacenado entraña una variación de temperatura y un cambio de estado del sistema receptor (sólido o líquido); la restitución del calor corresponde al cambio de estado inverso.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
Las características principales de un sistema de almacenamiento de energía térmica son:
Su capacidad por unidad de peso o de volumen. El campo de temperaturas dentro del cual funciona, es
decir, la temperatura a la que se aplica y se extrae calor del sistema.
Los medios para aplicar y extraer calor y las diferencias de temperatura asociadas con ellos.
Las necesidades energéticas para añadir o extraer calor. Los medios para controlar las pérdidas térmicas del
sistema de almacenamiento.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
Unidad de almacenamiento de depósito de agua con circulación de agua procedente del colector para aplicar energía calorífica y salida de la carga (agua sanitaria) para aprovechar dicha energía.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
Unidad de almacenamiento de depósito de agua con circulación de agua procedente del colector para aplicar energía calorífica y salida de la carga (agua sanitaria) para aprovechar dicha energía.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
Las consideraciones planteadas en el diseño de sistemas de calentamiento de agua, se pueden ampliar a sistemas de calefacción y refrigeración solar. Los elementos constructivos básicos de los calentadores de agua solares más corrientes son, el colector de placa plana y el depósito de almacenamiento.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
Esquema con energía auxiliar
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
El tipo de colectores de placa más comúnmente utilizado se observa que los tubos captadores por cuyo interior circula el agua a calentar, están dispuestos paralelamente y tienen diámetros comprendidos entre 1,2 cm y 1,5 cm con una separación entre 12 y 15 cm y van soldados o embutidos tanto a la placa colectora como a los tubos colectores distribuidores, que tienen un diámetro de 2,5 cm aproximadamente.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
Las placas colectoras se construyen generalmente de cobre, aunque existen sistemas que utilizan placas colectoras de hierro galvanizado; las placas de absorción se montan en una caja de metal, o de cemento, con un aislamiento de 5 a 10 cm de espesor en la cara posterior de la placa y con una o dos cubiertas de cristal, de forma que para la cámara de aire se deje una separación entre las mismas del orden de 2,5 cm.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
Las dimensiones de un colector son normalmente de 1,2 x 1,2 m2, pudiéndose utilizar en la instalación grupos de colectores montados en serie, en paralelo o en otras disposiciones.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
El dimensionado óptimo de un calentador solar de agua que cubra un determinado servicio de agua caliente, depende de una serie de factores, como:
a) Las inversiones necesarias para el proyecto y construcción del sistema de energía solar.
b) Los costes de la energía auxiliar.c) La latitud del lugar que influye en la orientación
del colector, el clima, horas de sol, etc.d) La temperatura del agua fría a suministrar.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
ENERGÍA AUXILIAREn zonas donde exista alta disponibilidad de energía
solar se hace innecesario el empleo de un sistema auxiliar, no siendo el caso para lugares donde exista baja disponibilidad de radiación, típico de climas templados.
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
La energía auxiliar se puede disponer de tres formas:
Mediante el aporte de energía al depósito
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
La energía auxiliar se puede disponer de tres formas:
Aportando energía al agua a la salida del depósito
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
La energía auxiliar se puede disponer de tres formas:
Suministrando energía directamente al agua de alimentación, a la entrada, realizando un by-pass en el depósito
CALENTAMIENTO DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR
TEMPERATURAS AMBIENTALES BAJO CEROLos colectores se pueden diseñar de forma que
se vacíen durante los períodos en que no estén funcionando, o cuando exista la posibilidad de congelación.
En los colectores y en el intercambiador se pueden utilizar soluciones anticongelantes.
CALENTAMIENTO DE AGUA, CALEFACCIÓN YREFRIGERACIÓN POR ENERGÍA SOLAR
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Centrales Termosolares
CENTRALES TERMOSOLARES¿Que son las Centrales Termosolares? Las centrales de potencia termosolares de alta
temperatura, para la transformación de la energía solar en eléctrica, mediante un ciclo termodinámico, consisten en general, en un adecuado ordenamiento de espejos, llamados heliostatos, situados sobre un terreno, ordenados y orientados automáticamente, para que en todo momento reflejen la radiación solar directa que incide sobre ellos, en un receptor situado a gran altura sobre el terreno en el que van ubicados los espejos, de forma que toda la energía se transporte al mismo tiempo por radiación.
CENTRALES TERMOSOLARES
En el diseño de una central de energía solar para la obtención de electricidad mediante un ciclo termodinámico recorrido por vapor de agua, se pueden considerar dos partes perfectamente diferenciadas.
a) El concentrador de energía solarb) El receptor de energía que se comporta como
caldera del ciclo termodinámico
CENTRALES TERMOSOLARES
Las centrales termosolares se basan en la concentración de la radiación que llega a una superficie en otra de menor tamaño, de forma que se aumenta notablemente la temperatura de la superficie concentrada. Por esta razón se utiliza el término CSP (Concentrating Solar Power) para referirse a ellas.
Existen dos formas de concentración: 1. Concentración de la radiación en un punto.2. Concentración de la radiación en una línea.
CENTRALES TERMOSOLARESDe las primeras, las que concentran en un punto,
existen varias tecnologías. Se consigue en ellas ratios de concentración muy
importantes (más de 1000 veces), lo que significa que la radiación que llega a una gran superficie se concentra en otra mil veces menor.
Dish Stirling, que utilizan una especie de plato en cuyo punto focal se sitúa un motor stirling.
Las de torre, en las que una serie de espejos planos denominados heliostatos se orientan de forma que la radiación incidente se concentra en la parte superior de una torre de hormigón donde se encuentra una caldera.
CENTRALES TERMOSOLARESStirlingUn sistema de concentrador disco Stirling está compuesto
por un concentrador solar de alta reflectividad, por un receptor solar de cavidad, y por un motor Stirling que se acopla a un alternador. El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura entorno a los 750º C. Esta energía es utilizada para la generación de energía por el motor o la microturbina. Para óptimo funcionamiento, el sistema debe estar provisto de los mecanismos necesarios para poder realizar un seguimiento de la posición del sol en dos ejes.
Seguidores Solares
CENTRALES TERMOSOLARES
CENTRALES TERMOSOLARES
CENTRALES TERMOSOLARES
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA DE TORRE En los sistemas de torre, un campo de helióstatos o
espejos móviles que se orientan según la posición del sol, reflejan la radiación solar para concentrarla hasta 600 veces sobre un receptor que se sitúa en la parte superior de una torre. Este calor se transmite a un fluido con el objeto de generar vapor que se expande en una turbina acoplada a un generador para la producción de electricidad.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA DE TORRE
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA DE TORRE El funcionamiento de la tecnología de torre se basa en
tres elementos característicos: los helióstatos, el receptor y la torre.
1) Los helióstatos tienen la función de captar la radiación solar y dirigirla hacia al receptor. Están compuestos por una superficie reflectante, una estructura que le sirve de soporte, y mecanismos que permiten orientarlo para ir siguiendo el movimiento del sol. Las superficies reflectantes más empleadas actualmente son de espejos de vidrio.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA DE TORRE2) El receptor, que transfiere el calor recibido a un fluido
de trabajo, que puede ser agua, sales fundidas, etc. Este fluido es el encargado de transmitir el calor a la otra parte de la central termosolar, generalmente a un depósito de agua, obteniéndose vapor a alta temperatura para producción de electricidad mediante el movimiento de una turbina.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA DE TORRE 3) La torre sirve de soporte al receptor, que debe
situarse a cierta altura sobre el nivel de los helióstatos con el fin de evitar, o al menos reducir, las sombras y los bloqueos.
CENTRALES TERMOSOLARES
RECEPTORESEl receptor puede ir instalado en el centro del campo
especular, o bien, desplazado hacia el Sur, dando lugar a los campos Norte de heliostatos; el receptor debe estar situado en el campo visual de los espejos, lo cual se cumplirá tanto mejor, cuanto más elevado se encuentre, minimizándose así los problemas de interferencia y solapamiento entre espejos vecinos.
CENTRALES TERMOSOLARESReceptor volumétrico de aire
CENTRALES TERMOSOLARESReceptor sin sistema de aire
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICA La tecnología cilindro-parabólica basa su funcionamiento
en el seguimiento del movimiento solar para que los rayos incidan perpendicularmente a la superficie de captación, y en la concentración de estos rayos solares incidentes en unos tubos receptores de alta eficiencia térmica localizados en la línea focal de los cilindros.
En estos tubos, un fluido transmisor de calor, es calentado hasta unos 400 ºC. Este fluido caliente de dirige a una serie de intercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado. La energía presente en este vapor se convierte en energía eléctrica utilizando una turbina de vapor convencional y un generador acoplado a ella.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICALos componentes principales del campo solar de la
tecnología cilindro-parabólica son:1) El reflector cilindro-parabólico: La misión del
receptor cilindro parabólico es reflejar y concentrar sobre el tubo absorbedor la radiación solar directa que incide sobre la superficie. La superficie especular se consigue a través de películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte de vidrio que le da la suficiente rigidez.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICALos componentes principales del campo solar de la
tecnología cilindro-parabólica son:2) El tubo absorbedor: El tubo absorbedor consta de dos
tubos concéntricos separados por una capa de vacío. El interior, por el que circula el fluido que se calienta es metálico y el exterior de cristal. El fluido de trabajo que circula por el tubo interior es diferente según la tecnología. Para bajas temperaturas (< 200 ºC) se suele utilizar agua desmineralizada con Etileno-Glicol mientras que para mayores temperaturas (200º C < T < 400 º C) se utiliza aceite sintético. Las últimas tecnologías permiten la generación directa de vapor sometiendo a alta presión a los tubos y la utilización de sales como fluido caloportante.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICALos componentes principales del campo solar de la
tecnología cilindro-parabólica son:3) El sistema de seguimiento del sol: El sistema
seguidor más común consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro-parabólicos del colector alrededor de un eje.
4) La estructura metálica: La misión de la estructura del colector es la de la rigidez al conjunto de elementos que lo componen.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICA
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICA
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGIA CILINDRO-PARABOLICA
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGÍA FRESNEL La tecnología fresnel utiliza reflectores planos,
simulando un espejo curvo por variación del ángulo ajustable de cada fila individual de espejos, en relación con el absolvedor. Los reflectores se construyen con espejos de vidrio normales y por lo tanto su materia prima es muy barata.
CENTRALES TERMOSOLARESTECNOLOGÍA FRESNEL
CENTRALES TERMOSOLARES
CENTRALES TERMOSOLARESREALIDADES Y PROYECTOS La central solar Eurelius, en Adrano (Sicilia), proyecto
patrocinado por la CEE, con una potencia de 1 MW; consta de 182 heliostatos, con 6.216 m2 de superficie especular, y una torre de 55 metros de altura.
CENTRALES TERMOSOLARESREALIDADES Y PROYECTOS En Estados Unidos destacan los proyectos a todos los
niveles de los Laboratorios Sandia en los desiertos de New México, y sobre todos, la central solar de Barstow en California, con una potencia inicial de 10 MW y 1.816 heliostatos, dispuestos según un ordenamiento circular de radio máximo 400 metros, con una superficie especular de 70.300 m2, distribuidos en 400.000 m2 de terreno; la altura de la torre es de 91 metros, la temperatura máxima del vapor de 480°C, el coste estimado de 140 millones de dólares, y puede abastecer de electricidad a una comunidad de 6.000 personas.
CENTRALES TERMOSOLARESREALIDADES Y PROYECTOS Otros proyectos, son el Temis francés, con una potencia
de 2 MW, o la central solar de Shikoku en Japón, con 1 MW de potencia. En España, en la localidad almeriense de Tabernes, existen en funcionamiento dos centrales de potencia; el proyecto CESA I de 1 MW, es de tecnología totalmente española, con ciclo termodinámico de vapor de agua recalentado a 525°C y 110 atm y 300 heliostatos con una superficie especular de 12.000 m2 dispuestos sobre un campo con forma de sector circular; la torre está ubicada en el centro del círculo correspondiente y el receptor es de cavidad de eje horizontal.
SSPS/CRSSituada cerca de Tabernas, en Almería, España (1981). El receptor era de sodio fundido que alcanzaba temperaturas de 520 °C y generaba 0,5 MW eléctricos con 3700 m2 de heliostatos. Tenía 90 heliostatos. El sodio fundido se empleaba para generar vapor de agua que a su vez movía un motor Spilling acoplado a un generador eléctrico.
La central PS10, construida por Abengoa Solar en colaboración con el CIEMAT en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), está conectada a la red eléctrica y produciendo desde el 28 de febrero de 2007. Fue inaugurada oficialmente por el presidente de la junta de Andalucía, Manuel Chaves, el 30 de marzo de 2007. Se prevé una vida operativa de al menos 25 años; es la primera central de explotación comercial de su tipo. El receptor es de tipo cavidad y trabaja con vapor saturado como fluido de transferencia. La potencia es de 11 MW y se espera una producción anual de 24,2 GWh. El campo solar está en disposición norte y está formado por 624 heliostatos. La torre tiene una altura de 114 metros.
Propuesta de Trabajo1. La energía Solar y su Impacto Medioambiental.2. Estudio comparativo del uso de la Energía Solar
entre los países desarrollados y los subdesarrollados.
Trabajo teórico donde se justifique y valore mediante respaldo de bibliografía actual, uno de estos temas mencionados anteriormente.
Extensión: no menos de 10 cuartillas para entregar.Exposición del trabajo: en Power Poin
Propuesta 2 de Trabajo Final
1. Realice un estudio de caso donde queden identificadas y fundamentadas los principales principios analizados en este tema.
2. Demostrar el funcionamiento del proceso de la energía solar térmica o fotovoltaica en una instalación a escala.
Extensión: no menos de 10 cuartillas para entregar.Exposición del trabajo: en Power Point.
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