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Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Central solar térmica

Central solar térmica

Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que se aprovecha la radiación solar para generar electricidad.

La radiación solar se utiliza para calentar un fluido. Con el fluido caliente y gracias a las leyes de la termodinámica, se puede generar vapor. Con el vapor se acciona una turbina de vapor que está conectada a un generador.

Estos tipos de centrales tienen el mismo principio de funcionamiento que las centrales térmicas o las centrales nucleares. La diferencia es la fuente de calor. En las termosolares la fuente de calor es el Sol mientras que en las otras son los combustibles fósiles y el uranio respectivamente.

¿Cómo funciona una central solar térmica?

El funcionamiento de una central solar térmica se basa en la obtención de calor de la radiación solar y transferirla a un medio portador de calor. 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. Como mayor sea la temperatura mayor será el rendimiento termodinámico de la central solar térmica.

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, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.

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 ha 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 y el rechazo 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 agregará pérdidas adicionales.

Los sistemas del mundo real afirman una eficiencia de conversión máxima del 23-35% para los sistemas de tipo "torre de energía", que funcionan a temperaturas de 250-565 grados Celsius. Con una turbina de ciclo combinado la eficiencia es superior.

Los sistemas Dish Stirling, que operan a temperaturas de 550-750 grados Celsius (277 a 477 grados kelvin), afirman una eficiencia de aproximadamente 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 a escala de demostración.

¿Qué efectos medioambientales provocan las centrales solares térmicas?

Las centrales solares térmicas 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 semiconductores.

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 tecnología solar concentrada, y como resultado, las aves que los cazan pueden ser quemas si vuelan cerca del punto donde se enfoca la luz.

Esto también puede afectar a las aves rapaces que cazan las aves.

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Fecha publicación: 22 de junio de 2017
Última revisión: 11 de abril de 2020