Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial que se basa en concentrar la radiación solar para transformarla en energía eléctrica.
Estos tipos de centrales tienen el mismo principio de funcionamiento que las centrales térmicas convencionales pero con la diferencia que la fuente de calor no son combustibles fósiles sinó que se utiliza energía solar.
La energía solar es una fuente de energía renovable, por lo tanto es una alternativa a la emisión de gases invernaderos de las centrales térmicas convencionales.
¿Cómo funciona una central térmica solar?
El funcionamiento de las centrales termosolares se basa en la obtención de calor de la radiación solar y transferirla a un medio portador de calor que generalmente es agua.
Para conseguir elevar la temperatura del agua a los altos niveles deseados se debe concentrar la máxima radiación solar en un punto. De este modo se pueden obtener temperaturas de 300ºC a 1000ºC que servirá para generar vapor. Cuanto mayor sea la temperatura mayor será el rendimiento termodinámico de la central solar térmica.
La acumulación de energía térmica se utiliza para producir vapor que pueda accionar las turbinas de vapor. Con el movimiento de las turbinas se transfiere energía mecánica a los generadores eléctricos para generar electricidad.
Sistemas de concentración de energía solar
La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido. Algunas centrales termosolares utilizan mecanismos más pequeños de geometría parabólica como pueden ser los colectores cilindro parabólicos.
El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Ciclos termodinámicos
Existen varios flujos y ciclos termodinámicos utilizados en las configuraciones experimentales.
Los ciclos utilizados van desde el ciclo Rankine, (utilizado en centrales nucleares, centrales térmicas de carbón) hasta el ciclo Brayton (centrales de gas natural).
También se han realizado muchas otras variedades como el motor de Stirling. Los ciclos más utilizados son los que combinan la energía termosolar con el gas natural.
¿Cuál es la eficiencia de una central termoeléctrica?
La eficiencia de un sistema de concentración de energía solar dependerá de los siguientes factores:
La tecnología utilizada para convertir la energía solar en energía eléctrica.
La temperatura de funcionamiento del receptor de calor.
Las pérdidas térmicas en el sistema.
La presencia o ausencia de otras pérdidas del sistema
Además de la eficiencia de conversión, el sistema óptico que concentra la luz solar también agrega pérdidas adicionales.
La eficiencia de conversión máxima para los sistemas de tipo "torre de energía", que funcionan a temperaturas de 250-565 grados Celsius, es del 23-35%. Con una turbina de ciclo combinado la eficiencia es superior.
La eficiencia de los sistemas Dish Stirling, que operan a temperaturas de 550-750 grados Celsius (277 a 477 grados Kelvin), ofrecen una eficiencia de alrededor del 30%.
Debido a la variación en la incidencia del sol durante el día, la eficiencia de conversión promedio alcanzada no es igual a estas eficiencias máximas. Las eficiencias netas anuales de energía solar a electricidad son del 7-20% para los sistemas piloto de torres de energía, y 12- 25% para sistemas de platos Stirling.
¿Qué efectos medioambientales provocan las centrales solares térmicas?
Generar energía eléctrica a través de una central térmica solar tienen una serie de efectos ambientales, particularmente en:
El elevado uso del agua.
Las grandes superficies ocupadas.
El uso de materiales peligrosos.
Efectos sobre las aves.
El agua se usa generalmente para enfriar y limpiar espejos. Los agentes de limpieza (ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, fluoruro de hidrógeno, acetona y otros) también se utilizan para la limpieza de superficies de reflectantes.
Algunos proyectos están buscando varios enfoques para reducir el uso de agua y agentes de limpieza, incluido el uso de barreras, recubrimientos antiadherentes en espejos, sistemas de nebulización de agua y otros.
Efectos sobre la vida silvestre y las aves
Los insectos pueden ser atraídos por la luz brillante causada por la concentración de la radiación solar. El resultado es que las aves que se alimentan de insectos se acercan y se pueden quemar si vuelan cerca del punto donde se enfoca la luz.
Esta problemática también afecta a las aves rapaces que cazan las aves.
