Heliostato usado en centrales termosolares

Centrales termosolares, tipos y posicionamiento en España.

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11/05/2018

En este artículo vamos a aprender en qué consiste la energía solar térmica y su aplicación en centrales termosolares. ¿Esta energía tiene un peso considerable en España? ¿Sabemos explotar este recurso gratuito que nos ofrece el sol?
Conozcamos los distintos aprovechamientos que existen en estas centrales y descubramos como España es líder en potencia en investigación e instalación en este tipo de centrales a nivel mundial.

Cuando hablamos de centrales termosolares nos centramos en el aprovechamiento de la energía solar en una alta concentración a elevadas temperaturas. Finalmente esa concentración se transforma en energía eléctrica. De hecho, la palabra termosolar hace alusión al aprovechamiento de la energía térmica proveniente del sol.

En este artículo vamos a mostrarte los diferentes tipos de centrales termosolares con sus respectivas imágenes para que te ayuden a diferenciar cada una. Y quien sabe, quizás estés leyendo el artículo que te lleve a tu futura profesión. Hay que señalar que estas centrales son las que más empleo generan desde que se inicia su construcción hasta su puesta en funcionamiento. Además podrás ver como España es un país líder en estas centrales.

¿En qué consiste la energía termosolar?

La energía térmica adquirida en centrales termosolares se obtiene mediante la concentración de los rayos solares sobre un fluido. Se emplea en un ciclo de vapor para conseguir, gracias a la acción del giro en una turbina la energía eléctrica que será vertida en la red eléctrica.

Canales parabólicos usados en centrales termosolares

Destacar algunos beneficios importantes de la explotación de la energía termosolar y que hacen tan llamativa esta fuente de energía.

  • La fuente de energía solar, siendo esta una fuente energética gratuita e inagotable a lo largo del ciclo de vida de las centrales termosolares.
  • De los aprovechamientos de energías fluyentes (radiación solar, aire, agua) la energía térmica recogida tiene la posibilidad de que se puede almacenar mediante procesos adecuados para poder tener disponible energía térmica en horarios en los que no tengamos radiación solar.
  • Se adaptan adecuadamente a los picos de demandas energéticas por lo que aportan energía a la red eléctrica en momentos adecuados, además si cuenta con almacenamiento puede inyectar en momentos pico de la zona tarde noche.

A continuación vamos a ver los diferentes tipos de plantas termosolares. Se van a hacer dos distinciones. La primera va a recoger los dos tipos más convencionales y las segunda aquellos tipos que están en vías de desarrollo e investigación.

Los tipos de plantas termosolares más convencionales.

La captación de energía solar para su aprovechamiento se puede llevar a cabo mediante el uso de distintas técnicas, y el desarrollo de energías lleva a aplicar técnicas innovadoras.

A continuación desarrollamos dos tipos de centrales termosolares mediante procesos claramente consolidados y funcionales. Además estos dos son los más convencionales.

Todas estas tecnologías  lideran por un proceso de investigación y desarrollo debido a que el sector de energías renovables apuesta por un desarrollo amplio con una meta para el año 2020.

1. Canales parabólicos.

Consiste en la disposición de espejos cóncavos montados en forma de canal.

Los espejos concentran los rayos del sol, recibidos sobre una tubería por la que circula un fluido caloportador. Este adquiere la energía solar y es transportado hacia un intercambiador donde cederá la energía térmica. Este proceso será bien, por la generación eléctrica o bien será almacenada para su posterior uso, formando todo ello parte de este tipo de centrales termosolares.

Estos espejos cóncavos, denominados también colectores cilíndricos parabólicos, son montados sobre una estructura capaz de girarlos. El fin de esto es poder seguir la trayectoria solar a lo largo de las horas solares en la zona.

La complejidad de fabricación radica en la forma cóncava adecuada. El acabado final de la superficie para que focalice los rayos solares en el punto adecuado para obtener un aprovechamiento máximo de la superficie de captación solar.

2. Heliostatos con receptor central en torre.

Este tipo de centrales termosolares requiere de una amplia superficie sobre la que se colocan distribuidos los heliostatos. Estos elementos consisten en unos espejos de amplia superficie montados sobre una estructura. Tiene capacidad de girar tanto horizontal como verticalmente. La misión es captar los rayos solares siguiendo la trayectoria del sol y reflejando los rayos solares en un punto concreto. Este reflejo va a una torre central de la instalación, donde se sumaran todos los rayos reflejados por todos los heliostados y donde se concentrara una alta temperatura.

En este caso la principal dificultad es que cada heliostato tiene una ubicación distinta respecto al foco de la torre. Por tanto, cada uno requiere de un posicionamiento y una regulación particular de sus ejes.

Esto se consigue mediante un control de movimiento de las bases de los heliostatos. Todo esto mediante automatización y un complejo cálculo de trayectorias y posicionamiento computarizado.

Otros tipos de plantas termosolares en vías de desarrollo.

Estos tipos de plantas termosolares son igual de importantes que las anteriores, aunque se puede decir que están en vías de desarrollo e investigación. Así que se espera que sigan sorprendiéndonos más adelante.

1. Reflectores lineales Fresnel.

Este tipo de centrales térmicas están basadas en las centrales que utilizan canales parabólicos. Pero en este caso, sustituyen el espejo cóncavo por varios espejos planos con inclinaciones adecuadas.

Además utiliza una disposición similar a la lente de Fresnel (físico francés cuyo diseño permite lentes de gran apertura y corta distancia focal). Aplicado a nuestro campo, se utiliza gran apertura para recoger el  máximo de radiación. Se pretende focalizar lo más cercano posible para reducir las dimensiones de la instalación.

La finalidad de este método es poder conseguir un aprovechamiento similar a las centrales térmicas de canales parabólicos. Tiene la distinción del uso de espejos planos. Estos abaratan mucho la instalación, puesto que la fabricación de estos espejos convencionales es mucho más simple que la fabricación de espejos cóncavos. Para la fabricación de estos últimos se requiere unos parámetros muy específicos.

Estas centrales térmicas mediante reflectores lineales Fresnel, monta los espejos planos sobre una estructura. Con la singularidad de que esta, permite el giro en un eje del espejo con el fin de seguir la trayectoria solar y focalizar la captación sobre el conducto que contiene el fluido caloportador.

2. Discos parabólicos de Stirling.

Las centrales termosolares basadas en discos parabólicos Stirling cuentan con concentradores parabólicos independientes. En cuyo foco se coloca un motor Stirling. Siendo este, un motor térmico de combustión externa, el cual transforma la energía recibida térmica en un giro mecánico.

El motor Stirling lleva acoplado a su vez un generador eléctrico, de modo que cada unidad independiente produce por si sola energía eléctrica. La central termosolar canaliza toda la energía eléctrica producida para adaptarla a la tensión y características adecuadas y verterla a la red.

Evolución y posicionamiento de las centrales en España.

España es uno de los países dentro de la unión Europea con mayor horas de sol. Esto contribuye a que las centrales termosolares tenga una gran cabida. Además en España se lleve investigando y desarrollando este tipo de tecnologías desde hace varios años.

Estas características y la apuesta por este tipo de energías hizo que España en el año 2014 contara con una potencia instalada de energía termosolar entorno a los 2.300 MW. Como dato indicar que en junio del año 2016 la energía termosolar en España batió su propio récord. Generó el 4,4% del total de la energía producida.

La Plataforma Solar de Almería (PSA), perteneciente al Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), es el mayor centro de investigación, desarrollo y ensayos de Europa dedicado a las tecnologías solares de concentración. La PSA desarrolla sus actividades integrada como una División de I+D dentro de la estructura del Departamento de Energía del CIEMAT.

España, líder mundial tanto en potencia instalada como en capacidad tecnológica.

La Asociación Española para la Promoción de la Industria Termosolar (Protermosolar), fue fundada en 2004 con el objetivo de promover el desarrollo de la industria en centrales termosolares españolas.

Muchas regiones del mundo están involucradas en amplios proyectos de desarrollo e investigación y España esta colaborando y formando parte de ellos en varias regiones del mundo como EEUU, Norte de África, Medio Oriente, China, Australia e India.

España en la actualidad cuenta con 50 centrales termosolares. Además una potencia de operación instalada de 2.300 MW (fuente: Protermosolar Abril, 2018).

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Categorizado en: Energía

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