Tecnologías de concentración solar para la generación de potencia eléctrica

Profesor. Rubén Rodríguez Amador.

Energía Solar Santiago de Chile 2013

Conceptos básicos

Las plantas solares térmicas o termosolares de potencia consisten esencialmente de dos partes:

Colecta la energía solar y la convierte en calor

Colecta la energía y la convierte el calor en electricidad

(Miles, 2001; DOE, 2004)

Generación termosolar de potencia eléctrica:

Requiere el uso de concentradores solares (son sistemas de espejos que reflejan la radiación solar captada en un área dada hacia un receptor de área menor, concentrado de esta manera la energía recibida).

- El aumento en la densidad de la energía obtenido con los sistemas de concentración solar permite alcanzar temperaturas suficientemente altas para producir vapor con las características adecuadas para ser usado en turbinas de vapor convencionales

Concentrating Solar Power; ISES, 2004; p. 28

Todas las tecnologías CSP (Concentrating Solar Power) se conforman de cuatro elementos básicos:

1.- el concentrador,

2.- receptor,

3.- sistema de transporte-almacenamiento

4.- sistema generador de potencia (bloque de potencia).

Electricidad

Calor de proceso

Principio de funcionamiento de un sistema de generación termoeléctrica de concentración solar o de generación combinada de calor y electricidad

www.solarpaces.org

- En el receptor, la energía solar es absorbida y transferida en forma de calor hacia un fluido de trabajo (aceites térmicos, agua, aire, sales fundidas), el cual a su vez lo transfiere en un intercambiador de calor para producir vapor de agua.

- El calor solar colectado durante el día puede ser almacenado de diversas maneras para su utilización durante la noche o en horas de baja irradiancia solar [DLR, 2004]. Esto se hace principalmente en materiales como concreto, sal fundida, cerámica o sustancias en cambio de fase.

En algunas plantas CSP una porción de la energía térmica es almacenada para ser utilizada más tarde (Mills, 2001).

- Dependiendo de su geometría existen 4 tipos principales de concentradores (DLR, 2004): canal parabólico, concentrador lineal de Fresnel, plato parabólico y torre central.

canal parabólico

Sistemas de foco lineal, donde la radiación solar es concentrada sobre un receptor alargado, frecuentemente tubular, en cuyo interior el fluido de trabajo circula y se va calentando progresivamente en su recorrido

torre central

Son sistemas de foco puntual, donde el receptor es mucho más pequeño y el fluido es calentado de una manera mucho más rápida a su paso por él.

- Los concentradores de foco lineal generalmente siguen el movimiento aparente del sol en el cielo moviéndose con motores que giran alrededor de un solo eje (Mills, 2004), el cual es paralelo al eje del foco.

- Los de foco puntual requieren un sistema de motores capaz de girar en dos ejes. Esto implica por un lado, que son capaces de alcanzar mayores temperaturas y trabajar con mayor eficiencia; pero por el otro lado son más complejos.