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Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

¿Qué es un heliostato?

Un heliostato es un dispositivo que consiste fundamentalmente en un espejo animado de un cierto movimiento rotatorio y que sirve para dirigir los rayos del Sol en una determinada dirección, a pesar del movimiento de la Tierra respecto al Sol.

¿Qué es un heliostato?

En el pasado, en muchos experimentos de óptica era necesario pasar un haz de luz solar reflejado por un espejo a través de una serie de instrumentos cuidadosamente instalados uno tras otro en una mesa o banco horizontal. Pero el Sol tiene un movimiento continuo aparente, que describe durante su circulación diaria visible alrededor del eje del mundo uno de los pequeños círculos de la esfera celeste.

En los días del equinoccio de primavera y otoño, este círculo coincide con el ecuador celeste, como resultado de lo cual el cono descrito por el rayo se convierte en un plano. Por el contrario, en verano e invierno, durante los solsticios, estos círculos serán los más pequeños, y los conos descritos por los rayos, los más agudos. De acuerdo con tal movimiento del rayo del sol durante el movimiento diurno de esta luminaria, se organizaron heliostatos. Los heliostatos son dispositivos en los que el mecanismo del reloj gira el espejo para que el rayo reflejado de él mantenga su dirección original durante mucho tiempo.

¿Cómo es el diseño de un heliostato?

El diseño de un heliostato debe ser lo más económico posible para competir económicamente con otras fuentes de energía no renovables.

De la inversión inicial de una planta de energía solar, el coste de los heliostatos supone entre el 30 y el 50% del capital inicial.  Por este motivo, es necesario bajar los costes de fabricación para que el coste del kilovatio hora sea lo más competitivo posible al coste de la electricidad generada a través de la combustión de combustibles fósiles o de la energía nuclear. Además del costo, el porcentaje de reflectividad solar y la durabilidad ambiental son factores que deben tenerse en cuenta al comparar diseños de helióstatos.

Alternativas de diseño

Una alternativa simple es que el espejo gire alrededor de un eje primario alineado polarmente, impulsado por un mecanismo mecánico, a menudo mecánico, a 15 grados por hora, compensando la rotación de la tierra con respecto al sol. El espejo está alineado para reflejar la radiación solar a lo largo del mismo eje polar en la dirección de uno de los polos celestes.

Hay un eje secundario perpendicular que permite el ajuste manual ocasional del espejo para compensar el cambio en la declinación del sol con las estaciones. La configuración del reloj de la unidad también se puede ajustar ocasionalmente para compensar los cambios en la ecuación de tiempo.

El objetivo se puede ubicar en el mismo eje polar que es el eje de rotación primario del espejo, o se puede usar un segundo espejo estacionario para reflejar la luz desde el eje polar hacia el objetivo, donde sea que esté. Este tipo de montaje y unidad de espejo a menudo se usa con cocinas solares, como los reflectores Scheffler. Para esta aplicación, el espejo puede ser cóncavo, para concentrar la luz solar en el recipiente de cocción.

¿Qué aplicaciones tienen los heliostatos?

El heliostato se utiliza en diversas aplicaciones por motivos diferentes:

    1. Energía solar. En las centrales solares térmicas del heliostato sirve para concentrar los rayos del Sol en un punto o zona determinado donde se encuentran los captadores solares.
    2. Astronomía. En astronomía se utiliza este mecanismo para observar el Sol sin tener que variar la orientación del aparato de observación.
    3. Geodesia. En el campo de la geodesia se utiliza el heliostato para transmitir señales luminosas a larga distancia.

    Efectivamente, la aplicación más importante de los heliostatos está en las plantas de energía solar térmica, aunque también se puede aplicar en un panel fotovoltaico. Este sistema tiene dos ventajas:

    Por otro lado, hay que contrastar estas ventajas con el inconveniente que supone el aumento de la inversión de la instalación solar.

        Autor:

        Fecha publicación: 22 de junio de 2017
        Última revisión: 3 de marzo de 2020