La energía termosolar es una tecnología para generar energía térmica utilizando la energía del Sol. Habitualmente esta tecnología la utilizan las centrales termosolares para obtener electricidad.
La energía termosolar es una fuente de energía renovable y por lo tanto no emite gases de efecto invernadero.
Este proceso de generación de electricidad se lleva a cabo en las llamadas centrales solares termoeléctricas o centrales termosolares. Las primeras centrales termosolares se construyeron en Europa y Japón a principios de los años 80.
Conversión de energía termosolar en electricidad
La energía termosolar se obtiene mediante la conversión del calor solar en energía útil. Esto se logra a través de diversas tecnologías.
- Los colectores solares parabólicos utilizan espejos reflectantes curvados para concentrar la luz solar en un receptor que contiene un fluido térmico. El calor generado se usa para producir vapor y generar electricidad.
- Las centrales de torre solar rodean una torre alta con espejos que concentran la luz solar en la parte superior, calentando un fluido térmico que también genera vapor para la producción de electricidad.
- El disco parabólico concentra la luz solar en un receptor central.
Además, muchas instalaciones incorporan sistemas de almacenamiento térmico para garantizar una generación continua de energía. Algunas centrales utilizan sales fundidas como medio de almacenamiento térmico, permitiendo la generación de electricidad incluso después de la puesta del sol.
Además, existen sistemas basados en motores Stirling que convierten el calor solar en electricidad.
Diferencia entre energía termosolar y fotovoltaica
La diferencia entre la energía termosolar y la energía solar fotovoltaica es la forma de aprovechar la energía. La energía termosolar genera energía térmica y la fotovoltaica electricidad.
La energía solar térmica se aprovecha para la producción de agua caliente sanitaria que se acumula en depósitos de agua en las instalaciones de baja temperatura. En las centrales termoeléctricas, se concentra la radiación solar para generar vapor con la energía térmica. Con el vapor se accionan turbinas y se genera electricidad.
Por otro lado, los paneles solares fotovoltaicos solo generan electricidad con otro tipo de tecnología: el efecto fotoeléctrico. Los paneles solares están compuestos por un material que cuando recibe el impacto de un fotón libera un electrón generando una corriente eléctrica.
Ambos tipos de energía se pueden utilizar para generar electricidad, pero con tecnologías diferentes.
Funcionamiendo de una central termosolar
El funcionamiento de una planta termosolar es similar al de una central térmica o el de una central nuclear. El elemento distintivo entre unas y otras es el combustible o la fuente de calor.
Las centrales térmicas utilizan combustibles fósiles como carbón o gas para generar calor, las centrales nucleares utilizan la energía nuclear presente en los átomos de uranio para generar energía térmica. Por otro lado, las centrales termoeléctricas utilizan la radiación solar.
Los rayos solares se concentran mediante espejos en un receptor que alcanza altas temperaturas de hasta 1.000 grados Celsius. Esta energía calorífica se utiliza para calentar un fluido y generar vapor. El vapor generado, que tiene una elevada presión, permite mover una turbina de vapor. A la vez, esta turbina acciona un generador que será el encargado de convertir la energía mecánica en electricidad.
Técnicas de concentración de la radiación solar
Existen diferentes tipos de concentradores con los que se obtienen diferentes temperaturas máximas con sus correspondientes eficiencias termodinámicas. Son los siguientes:
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Concentrador solar cilíndrico parabólico. Un concentrador solar cilíndrico parabólico consiste en un reflector parabólico lineal que concentra la luz sobre un receptor posicionado a lo largo de la línea focal del reflector.
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Reflector Fresnel lineal compacto. Los reflectores Fresnel están fabricados con muchas tiras de espejos delgados y planos que concentran la luz del sol sobre tubos dentro de los cuales se bombea el líquido de trabajo.
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Disco Stirling. Un disco Stirling es un reflector que sigue al Sol en dos ejes. En particular, el disco es un reflector parabólico único que concentra la luz en un receptor posicionado en el punto focal del reflector.
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Central solar de torre central. Una central solar de torre central consiste de un conjunto de reflectores llamados helióstatos que concentran la luz del sol sobre un receptor central instalado en una torre. Debido a que la posición relativa del Sol varía, los heliostatos deben tener la capacidad de reorientarse mediante un seguimiento en dos ejes.
Ventajas e inconvenientes
Cómo todas las tecnologías, las centrales termosolares tienen ventajas e inconvenientes:
Ventajas de las plantas termosolares
La principal ventaja es que el combustible utilizado es la radiación solar. Un recurso gratuito e inagotable. Por este motivo se considera una energía renovable. Con respecto a las centrales de energía fósil no utilizan combustibles fósiles, por lo tanto no emiten gases de efecto invernadero y no contribuyen a empeorar el problema del cambio climático.
Inconvenientes de las centrales termosolares
El principal inconveniente está en el horario y la meteorología que no permiten generar una cantidad de energía eléctrica constante. Inicialmente las primeras centrales sólo podían operar durante las horas de irradiación solar, pero hoy en día es posible almacenar el calor durante el día para producir electricidad durante la noche.
Por otro lado, el mantenimiento de estas instalaciones implica limpiar grandes superficies de reflectores constantemente. Por este motivo, el consumo de agua y de productos químicos es abundante.