Sistema de concentración 3D Sistemas de concentración tridimensional 3D Receptor/Motor Receptor Central Reflector Helióstatos Discos parabólicos Imagen: Marcelino Sánchez (CENER) Receptor Central Imagen: solar-facts.com Imagen: thedailygreen.com Descripción de un sistema de seguimiento Un sistema de concentración va a depender mucho de sus captadores o helióstatos. Un helióstato es un conjunto de espejos (conocidos como seguidores solares), que se mueven sobre dos ejes normalmente en montura de caballo, de forma que éstos permanezcan aproximadamente perpendiculares a los rayos solares, siguiendo al sol desde el este en la alborada hasta el oeste en la puesta. Esto permite, con los movimientos apropiados, mantener el reflejo de los rayos solares incidiendo sobre él en todo momento en un punto o pequeña superficie. Existen de dos tipos de acuerdo al apoyo: Monoposte: un único apoyo central. Carrousel: varios apoyos distribuidos a lo largo de una superficie circular. Y tres de acuerdo al eje: En un eje polar (1xp): la superficie gira sobre un eje orientado al sur e inclinado un ángulo igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. La velocidad de giro es de 15° por hora, como la del reloj. En un eje azimutal (1xa): la superficie gira sobre un eje vertical, el ángulo de la superficie es constante e igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano local que contiene al Sol. La velocidad de giro es variable a lo largo del día. En un eje horizontal (1xh): la superficie gira en un eje horizontal y orientado en dirección norte-sur. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. El espejo o reflector sigue automáticamente el sol, concentrando la radiación solar sobre el motor Stirling situado en su foco. El motor es un recuperador térmico que aprovecha la energía solar para calentar un gas en ciclo cerrado, dicho gas, (generalmente helio o hidrógeno) sigue ciclos sucesivos de enfriamiento y compresión en un foco frío, seguidos de calentamiento y expansión en el foco donde incide la radiación concentrada, este movimiento continuo acciona el pistón del motor Stirling que produce un movimiento mecánico, que mediante un generador es convertido en energía eléctrica. Concentrador 3D En un concentrador 3D un espejo cóncavo parabólico o una superficie facetada concentra los rayos solares; el espejo de dos ejes sigue al sol gracias a los helióstatos con un alto grado de exactitud logrando de esta manera alcanzar altas temperaturas. En el foco esta el receptor que alcanza temperaturas (hasta los 650°C) y el calor absorbido se entrega a un motor Stirling. El motor es un recuperador térmico que aprovecha la energía solar para calentar un gas en ciclo cerrado, dicho gas, (generalmente helio o hidrógeno) sigue ciclos sucesivos de enfriamiento y compresión en un foco frío, seguidos de calentamiento y expansión en el foco donde incide la radiación concentrada. Este movimiento continuo acciona el pistón del motor Stirling que produce un movimiento mecánico, que mediante un generador es convertido en energía eléctrica. La eficiencia de los sistemas Stirling pueden alcanzar el 20% o más. Esquema: Radiación solar helióstato móvil - celda fotovoltaica receptor - zona focal (F) - > T° ⏎calor absorbido Motor Stirling calentamiento de gas – ciclo cerrado de enfriamiento y compresión Acción del pistón – movimiento mecánico Generador Electricidad Costo de kWh respecto a la tecnología utilizada El costo de la electricidad fotovoltaica varía efectivamente según la tecnología. Los 9 sistemas de colectores cilíndricoparabólicos separados del desierto de Mojave en el sur de California (354 MWe de capacidad total) se conocen como sistemas de generación eléctrica solar (SEGS). Las centrales generan más de 10.000 millones de kWh de electricidad solar desde 1985. Para darnos una idea más precisa de los precios, vamos a tomar dos ejemplos. Las centrales SEGS de 30 MWe SEGS Kramer Junction, con insolación anual superior a 2.700 kWh/m2, producen a 15 centavos $/kWh en las horas de precio más alto. Los costes equivalentes puramente solares serian de 20 centavos de $/kWh. Las SEGS de 80 MWe en Harper Lake producen unos 12 centavos $/kWh. Los costes equivalentes puramente solares serían de 16 centavos $ /kWh. Costos de la tecnología a medio y largo plazo Greenpeace. Fuentes consultadas: http://www.mpoweruk.com/solar_power.htm Greenpeace: energía solar termoeléctrica, 2020, pasos firmes contra el cambio climático. Jorge Esteban Coronado Rubilar. 2008. Análisis Numérico del Flujo Energético 3D en Colectores Solares Concentradores. Memoria para Optar al Titulo de Ingeniero Mecánico. Santiago, Chile.