Central Solar

En la actualidad, la energía solar está siendo aprovechada para fines energéticos a través de dos vías basadas en principios físicos diferentes. Por un lado la vía térmica. Los sistemas que adoptan esta vía absorben la energía solar y la transforman en calor. Por otro lado, la vía fotovoltaica. Este permite la transformación directa de la energía solar en energía eléctrica mediante las llamadas "células solares" o "células fotovotaicas". Dichas células hacen posible la producción de electricidad a partir de la radiación solar merced al efecto fotovoltaico, un efecto por el que se transforma directamente la energía luminosa en energía eléctrica y que se produce cuando la radiación solar entra en contacto con un material semiconductor cristalino. Los sistemas de aprovechamiento de la energía solar por vía térmica se dividen en: a baja y media temperatura y alta temperatura. Los sistemas de aprovechamiento a baja y media temperatura se utilizan generalmente en el ámbito doméstico, como la obtención de agua caliente, calefacción... El aprovechamiento de energía solar a baja temperatura se puede realizar a partir de varias vías diferentes. Mediante la utilización pasiva de la energía solar, ya que los arquitectos, promotores y intentan cada vez más que las viviendas que construyen se adapten adecuadamente al entorno y al clima en el que se encuentran localizados, evitando proyectos irracionales desde el punto de vista energético. Estas casas, por ejemplo tienen amplios ventanales orientados hacia el sur para calentar el interior en invierno y unas persianas diseñadas para generar un espacio refrigerado en el interior en verano. Además las paredes se construyen de materiales cerámicos que en invierno guardan el calor y en verano lo expulsan además de utilizar depósitos de agua para guardar el calor para la noche de invierno. Mediante los sistemas solares basados en colectores, instrumentos que absorben el calor proporcionado por el Sol con un mínimo de pérdidas y los transmite a un fluido (aire o agua). Se emplea para producir agua caliente de uso doméstico o para hacer funcionar sistemas de calefacción y puede ser plano y de concentración Los colectores planos se componen de una placa metálica e inoxidable, generalmente cubierta de un tratamiento para hacer que la absorción de la radiación solar sea más intensa, que absorbe la radiación solar y la convierte en calor, y de una serie de tubos en buen contacto térmico con la placa, por los que circula un líquido refrigerante (generalmente agua o agua con anticongelante). Este líquido que circula por los canales de distribución sirve para transmitir el calor absorbido por la placa a un sistema de producción de agua caliente o a un sistema de calefacción. Para disminuir las pérdidas de calor del colector, la parte posterior de la lámina posee un aislamiento térmico, y la parte superior una cubierta de láminas transparentes de cristal o -en algunos casos- plástico, que reduce las pérdidas de calor por radiación y convierte al colector en una especie de invernadero. Por último, una caja metálica es el soporte de todos estos elementos. Los colectores de concentración: se utilizan para instalaciones que trabajan a media temperatura, Estos colectores concentran la radiación solar que recibe la superficie captadora en un elemento receptor de superficie muy reducida. Al ser el receptor más pequeño que en los colectores planos puede estar fabricado a partir de materiales más sofisticados y caros que permiten una mejor absorción de la energía solar. Por otro lado, al recibir la radiación solar de manera concentrada estos colectores de son capaces de proporcionar temperaturas más altas. Las centrales de colectores de concentración se utilizan para generar vapor a alta temperatura con destino a procesos industriales, para producir energía eléctrica, etc. Hay colectores de concentración de varios tipos, pero todos ellos un sistema de seguimiento que les permita permanecer constantemente situados en la mejor posición para recibir los rayos del sol a lo largo del día. Los sistemas de seguimiento del sol puede ser: colector de concentración cilíndrico-parabólico que suele utilizar un reloj o sensor óptico. Este último combinado con un servomotor, hace girar al colector siguiendo la dirección del sol. Uno de los inconvenientes de la mayoría de los colectores de concentración es que sólo aprovechan la radiación directa del Sol, es decir, que sólo aprovechan los rayos solares que realmente inciden sobre su superficie. No son capaces, por el contrario, de captar la radiación solar difusa. Por ello, no resultan convenientes en zonas climáticas relativamente nubosas. Sólo resultan realmente eficaces en zonas soleadas. Los sistemas de aprovechamiento de energía solar a alta temperatura producen electricidad mediante vía termodinámica, esta se basa en principios que pueden verse en una central eléctrica tradicional, que quema carbón o petróleo. Se consigue que la radiación solar caliente a alta temperatura un fluido primario (el fluido caloportador). Este fluido transmite el calor a un circuito secundario con un segundo fluido que, tras transformarse en vapor por la acción del calor, pone en marcha una turbina conectada a un alternador. En algunos casos, es el propio fluido primario es el que, convertido en vapor, acciona la turbina. Generalmente, todas estas instalaciones solares tienen incorporado un dispositivo que permite almacenar una cierta cantidad de energía en forma de calor para suavizar en lo posible las fluctuaciones que puede presentar la radiación solar. Hay diversos tipos de centrales solares basadas en este principio: de caldera única, de receptores distribuidos, de discos parabólicos... Pero las más comunes son las centrales solares termoeléctricas de receptor central. En ellas, la radiación solar incide en un "campo de heliostatos"(una amplia superficie cubierta de grandes espejos) que concentran la radiación solar captada en un receptor. Los sistemas más comunes de este tipo tienen el receptor instalado en una torre, por lo que reciben el nombre de centrales solares de tipo torre central. Los heliostatos constan de un soporte y de una superficie reflectante. A demás, tienen unos mecanismos que permiten que la superficie reflectante se mueva de modo que pueda captar de la mejor forma la radiación solar y concentrarla en el receptor instalado en la torre. Para mover los heliostatos, se utilizan medios electrónicos: cada espejo recibe periódicamente las órdenes que emite un programa del ordenador central. El receptor tiene una serie de tubos por los que circula un fluido primario que transmite la energía recibida a un fluido secundario que, convertido en vapor, acciona una turbina. En algunas instalaciones, es el propio fluido primario quien, convertido en vapor por efecto de la radiación solar, acciona directamente la turbina, sin necesidad del fluido secundario. En determinadas centrales, el fluido primario transmite la energía previamente al dispositivo de almacenamiento, y luego se sigue el ciclo termodinámico habitual. Los sistemas fotovoltaicos se basan en un conjunto de "células solares o fotovoltaicas" hechas con un material semiconductor cristalino, que, al ser incididas por la luz del sol, producen una corriente eléctrica por efecto fotovoltaico. Para construir las células fotovoltaicas, se utilizan compuestos capaces de suministrar una cantidad apreciable de energía al recibir la radiación solar. Normalmente, se fabrican a base de silicio, el rendimiento de estas células viene a ser de entre un 15% y un 25%, es decir, que sólo una pequeña parte de la energía lumínica se aprovecha realmente en forma de energía eléctrica este rendimiento es menor cuanto más alta es la temperatura. El problema fundamental que presentan las células fotovoltaicas es su alto coste, aunque se están logrando abaratar a un ritmo apreciable su coste de producción. Hay otras pilas fotovoltaicas más baratas, que se fabrican a base de sulfuro de cadmio, pero su rendimiento es tres veces menor que el de las células de silicio.Aun cuando las perspectivas de utilización de pilas fotovoltaicas para producir electricidad son muy esperanzadoras a largo plazo su desarrollo está aun comenzando y no puede esperarse una auténtica extensión de su utilización a los costes actuales. Por el momento, su uso más eficaz consiste en su aplicación para instalaciones de baja potencia en lugares cuya lejanía respecto de las redes de transporte y distribución de electricidad puede hacer rentable la puesta en marcha de este tipo de sistemas a pesar de su elevado coste.

Video de panel solar con circulación por termosifón:



Video y animación de una central solar: