Un concentrador solar es un sistema para concentrar la energía solar. Esta tecnología se utiliza en la energía solar térmica.
Su funcionamiento se basa en la explotación de la reflexión de los rayos solares a través de superficies reflectantes. Normalmente es un arreglo de espejos alineados. El objetivo es concentrarlos en un receptor de tamaño contenido.
En las centrales solares, esta energía térmica se utiliza para generar vapor. El vapor acciona turbinas de vapor. De este modo, la radiación se convierte en energía mecánica por medio de un motor térmico. Este motor térmico puede ser un generador de corriente y generar electricidad.
El uso de concentradores solares permite reducir el consumo de combustibles fósiles. Por ello, es una energía limpia que no incentiva el cambio climático.
En comparación con los colectores solares planos clásicos, se obtienen las siguientes ventajas:
Alta eficiencia energética. Las pérdidas por convección y radiación son directamente proporcionales al área del receptor.
Económico. Los costos de construcción se mueven principalmente en las superficies reflectantes y en los dispositivos señaladores relativos.
Tipos de concentradores solares
Existen dos tipos de concentradores solares que permiten maximizar el rendimiento de la instalación solar:
Los concentradores solares parabólicos cilíndricos. Estos concentradores de cilindro parabólico tienen una curvatura única. Por este motivo se les llama concentradores “2D”. Este sistema obtiene temperaturas medias entre 200-300 grados Celsius.
Los concentradores solares paraboloides de revolución. Estos concentradores tienen una doble curvatura. Por este motivo se les llama concentradores “3D”. Estos sistemas permiten temperaturas aún superiores a los 3273 kelvin.
El seguimiento del sol
Una de las dificultades de estos sistemas es garantizar que la radiación solar incida en paralelo al eje durante todo el día.
Una vez construido un concentrador solar se necesita un sistema de seguimiento del movimiento aparente del sol (tracking) guiado por un sistema de control.
En concentradores solares pequeños este seguimiento del sol puede garantizarse con un sistema de tracking aplicado directamente al concentrador.
En concentradores solares grandes aparecen deformaciones de la superficie parabólica. Estas deformaciones afectan el funcionamiento. En estos casos se recurre a uno o más espejos planos intermediarios. Se llaman heliostatos.
Aplicaciones de los concentradores solares
El uso más habitual es la generación de electricidad. No obstante, también existen otras técnicas para aprovechar la energía térmica directamente.
1. Generación de electricidad
La generación de electricidad es la aplicación más utilizada de los concentradores solares. Para ello se puede conseguir de dos formas:
Generar vapor y accionar turbinas de vapor.
Mediante un motor Stirling conectado a un generador eléctrico.
En ocasiones también se utiliza esta técnica para alimentar células fotovoltaicas. Entonces son instalaciones de energía solar fotovoltaica.
2. Cocinas solares
Con pequeños concentradores 3D pueden realizarse cocinas solares. El concentrador puede tener entre 80 cm y 2 metros. En la zona focal se coloca una “hornalla” donde se apoya el recipiente con los contenidos a preparar.
3. Aplicaciones industriales
Los concentradores solares permiten aprovechar la energía solar en múltiples aplicaciones industriales, como, por ejemplo, en la industria metalúrgica.
