Colector solar térmico
Dependiendo de la cantidad de agua caliente que necesite, del sistema de agua caliente que tenga, de su presupuesto y de su ubicación, hay varias formas de montar un sistema. A continuación se describen algunos de los diseños de sistemas que podría implementar
El agua fría se toma del acumulador de agua caliente y se bombea (la parte activa) al colector solar para calentarla. A continuación, el agua caliente se devuelve al acumulador. En el Reino Unido, para evitar la congelación, se instala un controlador que corta el suministro al colector cuando la temperatura exterior desciende a un determinado nivel. Puede hacer clic en la imagen para ver una imagen más amplia de cómo encaja este sistema.
A menudo recomendamos los sistemas de bucle abierto “directo” activo cuando los clientes buscan una solución sencilla o de bajo coste. En muchos casos, un sistema de circuito abierto “directo” activo puede instalarse utilizando los depósitos y cilindros de agua caliente existentes, la mayoría de las tuberías existentes siguen siendo las mismas y estos sistemas se integran perfectamente con las calderas existentes.
Con un sistema de drenaje activo que utiliza agua, la temperatura del agua en el cilindro se controla, una vez que la temperatura cae por debajo de un cierto nivel de agua se bombea a los colectores solares para ser calentado. Cuando el agua no se utiliza, se devuelve al sistema para evitar que se congele.
Solar térmica frente a fotovoltaica
Sistema indirecto de dos tanquesLos sistemas indirectos de dos tanques funcionan de la misma manera que los sistemas directos de dos tanques, con la diferencia de que se utilizan fluidos diferentes como fluidos de transferencia de calor y de almacenamiento. Este sistema se utiliza en plantas en las que el fluido de transferencia de calor es demasiado caro o no es adecuado para su uso como fluido de almacenamiento. El fluido de almacenamiento del tanque de baja temperatura fluye a través de un intercambiador de calor adicional, donde es calentado por el fluido de transferencia de calor de alta temperatura. El fluido de almacenamiento de alta temperatura vuelve a fluir hacia el tanque de almacenamiento de alta temperatura. El fluido sale de este intercambiador de calor a una temperatura baja y vuelve al colector o receptor solar, donde se calienta de nuevo a una temperatura alta. El fluido almacenado en el tanque de alta temperatura se utiliza para generar vapor de la misma manera que el sistema directo de dos tanques. El sistema indirecto requiere un intercambiador de calor adicional, lo que aumenta el coste del sistema. Este sistema se utilizará en muchas de las centrales parabólicas de España y también se ha propuesto para varias centrales parabólicas de Estados Unidos. Las centrales utilizarán aceite orgánico como fluido de transferencia de calor y sal fundida como fluido de almacenamiento.
Energía solar concentrada
Los primeros generadores de electricidad solar térmica a gran escala utilizaban un canal parabólico reflectante con cara de espejo para concentrar la energía solar en un tubo lleno de un líquido como anticongelante, agua o aceite sintético. El colector refleja el calor del sol en el tubo y calienta el líquido dentro de los tubos. El líquido calentado pasa a un intercambiador de calor. Allí el líquido caliente convierte el agua en vapor presurizado que empuja una turbina, produciendo electricidad.
Para maximizar su rendimiento, los tubos están rodeados de tubos de vidrio evacuados, lo que les ayuda a absorber más energía térmica y evita que vuelvan a irradiarla. Los tubos suelen estar orientados de norte a sur y siguen el recorrido del sol a lo largo del día. Para maximizar la cantidad de electricidad que produce un sistema de este tipo, el exceso de calor se almacena en tanques superaislados llenos de sal fundida o grafito (ambos son excelentes para retener el calor) y luego se utiliza para mantener las turbinas en funcionamiento durante la noche.
La mayor central solar del mundo, fotovoltaica o no, es el Sistema de Generación de Energía Solar (SEGS) de California. Nueve plantas termosolares componen el SEGS y tienen una capacidad total de 350MW, suficiente para suministrar energía a unos 105.000 hogares. Aunque constituyen la mayor planta de energía solar del mundo, los sistemas cilindro-parabólicos están disponibles para instalaciones en tejados, en unidades de 4 u 8 pies de ancho. Los mapas de recursos solares del Laboratorio Nacional de Energías Renovables o tu instalador local te ayudarán a decidir si estás en un buen lugar para la energía solar térmica.
Energía solar térmica – deutsch
La preocupación por el impacto ambiental de la generación de energía con combustibles fósiles y el carácter finito de estos recursos han actuado como impulsores del desarrollo de tecnologías de energías renovables como las plantas de energía solar concentrada (CSP) (Islam et al., 2018). Una opción alternativa a los sistemas convencionales de CSP, es la generación directa de vapor (DSG). En el caso de un ciclo de vapor-Rankine, un sistema de este tipo funciona con agua que se utiliza directamente como fluido de transferencia de calor (HTF) en los receptores solares, y que también actúa como fluido de trabajo en el ciclo de potencia termodinámico (Hirsch et al., 2014) como se representa en un ejemplo simplista de este tipo de sistema (Birnbaum et al., 2010) en la Figura 1.
El uso de un único fluido (agua o refrigerante) para ambas funciones (fluido de transferencia de calor y fluido de trabajo) puede superar algunos de los problemas a los que se enfrentan las plantas CSP convencionales: (1) se pueden alcanzar temperaturas de vapor significativamente más altas en el caso del agua, lo que influye directamente en la eficiencia térmica; y (2) no se requieren intercambiadores de calor secundarios entre el campo solar y el bloque de potencia, lo que reduce las pérdidas parasitarias por fricción/presión y la inercia térmica. El aumento del rendimiento térmico y la reducción del número de componentes del sistema de transferencia de calor pueden reducir significativamente el coste de generación de energía si el sistema se diseña correctamente utilizando materiales adecuados, mientras que la reducción asociada de la inercia térmica puede mejorar enormemente el rendimiento en carga parcial y la flexibilidad operativa, incluidos los tiempos de arranque y las capacidades de seguimiento de la carga.