Posts Tagged ‘colector solar’


Un colector solar es un tipo especial de intercambiador de calor que transforma la energía radiante procedente del Sol en energía térmica. Presentan problemas muy particulares de flujos de energía bajos y variables y según su tipología, son más sensibles a los distintos fenómenos de radiación solar. La mayoría de los estudios sobre aprovechamiento térmico de la radiación solar realizan su análisis partiendo de una clasificación tradicional que distingue entre colectores para aplicaciones de baja, media y alta temperatura.

En el colector de concentración se pueden distinguir dos elementos claramente diferenciados: el absorbedor (o receptor) y el sistema óptico de concentración o concentrador, con funcionalidades y ubicaciones distintas.

El receptor es el elemento del sistema donde la radiación se absorbe y se convierte en otro tipo distinto de energía. El concentrador es el sistema óptico del colector que dirige la radiación sobre el receptor. La apertura del concentrador es el espacio abierto a través del cual se intercepta la radiación solar.

En las aplicaciones solares de baja temperatura se emplean colectores solares sin concentración. Sin embargo, si se necesitan temperaturas de trabajo más elevadas, hay que recurrir a instalaciones de concentración solar. Se pueden señalar dos condiciones necesarias para estar hablando de una instalación solar de concentración. En primer lugar es necesario reducir el área de la zona donde se produzcan las pérdidas térmicas (el absorbedor). En segundo lugar, hay que interponer algún tipo de sistema óptico entre la fuente de radiación solar y el sistema absorbedor que permita recoger la mayor cantidad de energía solar posible y concentrarla sobre dicho absorbedor.

La manera de cuantificar las veces que se puede incrementar la energía solar sobre la superficie absorbedora es mediante el factor de concentración. La definición de este parámetro varía según los autores consultados, pero la definición más práctica se refiere a la relación entre el área del plano de apertura del colector y el área del plano que
recibe la radiación concentrada y se encarga de absorberla:

C = (Area de apertura) / ( Area del absorvedor)


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Hay un número de diferentes métodos de generación de potencia desde la radiación solar. Las principales tecnologías solares que han sido investigadas a gran escala son listadas a continuación con sus principales características.

Parabolic Trough Solar Electric Generating System (SEGS)
Sistema de Generación de Electricidad Solar a través de Parabólicas.

El receptor solar consiste en filas de canales parabólicos reflectivos. A lo largo de línea focal de estos canales hay tubos absorvedores negros que contienen en su interior un aceite sintético o agua. En el caso de aceite este es usado para calentar agua en un intercambiador de calor separado. En el caso de agua, vapor es creado directamente y es usado para mover una turbina para crear potencia eléctrica. Ellos pueden ser construidos de manera modular en un rango de potencias desde 30 MW a 150 MW.

Central Receiver Power Plants
Plantas de Potencia de Receptor Central

Es un tipo de planta de gran tamaño con espejos de dos ejes de orientación (heliostatos) que concentran directamente la radiación sobre un receptor central, montado sobre el tope de una torre. Un número de conceptos de absorvedores han sido probados: generación de vapor directamente en receptores tubulares, receptor de aire volumétrico abierto, receptorres tubulares de sal fundida entre otros.Usualmente un normal ciclo de vapor es conectado al sistema para la generación de electricidad. Almacenamiento de calor puede ser incluido en el sistema para reducir el efecto de las fluctuaciones solares. El concepto de sal fundida es especialmente bien deseado para esto.

Solar Chimney Power Plant
Planta de Potencia de Chimenea Solar

Este concepto usa tanto la radiación solar difusa y la directa. El almacenamiento de calor en el suelo es inherente para un colector solar y ello puede ser bastamente mejorado a través del uso de bolsas de agua. Los pequeños gradientes de temperatura encontrados en la chimenea solar hacen un almacenamiento efectivo y las pérdidas de calor al medio ambiente son bajas.

Dish-Stirling Systems
Sistema de DIsco Stirling

Este tipo de plantas hacen uso de radiación directa que es focalizada usando un disco reflector paraboloide que es movilizado sobre dos ejes. El absorvedor de calor es usualmente un tubo o bomba de calor que es ubicado en el punto focal del disco reflector. El motor Stirling es un motor de pistón reciprocante externamente calentado con fluidos trabajando como el hidrógeno o el helio.

Solar Pond Power Plants
Plantas de Potencia de Estanque Solar

Naturalemente ocurre fenómeno de un gradiente de sal en estanques permitiendo calentamiento de agua en resposo sobre el fondo. Altas temperaturas de agua es deseable para disolver más sal. La densidad del líquido se incrementa con la concentración de la sal. Este resulta en un densidad alta y temperatura estable en el fondo del estanque. Una superficie absorvente negra es ubicado sobre el fondo del estanque y las temperaturas pueden llegar a 90°C sin pérdidas de convección. Un fluido con un punto de ebullición de menos de 100°C es usado para generar potencia en un ciclo separado. Un significante almacenamiento de energía es posible en estanques con gradiente de sal.

Photovoltaic Power Plant
Plantas de Potencia Fotovoltaicas

Este es probablemente uno de los más comúnmenet conocidos métodos de generación de electricidad solar. Estos dispositivos semiconductores tienen la habilidad de convertir la luz del sol en corriente directa. Estos pueden ser acoplados en serie y paralelos para generar altos voltajes y potencias. Almacenamiento de energía es solo posible usando baterías.