Las torres de energía SPT

La generación de energía solar térmica ofrece una opción valiosa hacia formas de energía más limpias.

Entre las tecnologías solares térmicas se encuentran los sistemas de torre de energía solar (SPT). Un SPT típico consta de varios helióstatos, la torre encima de la cual se instala el receptor con el HTF y el sistema de generación de energía.

También son conocidos como sistemas de receptor central. Las principales ventajas de esta tecnología incluyen la alta eficiencia de conversión general, las altas temperaturas de trabajo, especialmente cuando el HTF es una sal fundida que puede alcanzar hasta 1200 ° C. Tiene una gran capacidad de almacenamiento térmico.

Los helióstatos

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.

Para lograr su cometido, los helióstatos hacen uso del principio de reflexión óptica. Para poder lograr esto, suele contar con sistema de seguimiento en dos ejes, de forma tal que sea capaz de realizar dos movimientos: el cenital y el azimutal, los cuales se llevan a cabo con respecto al zenit y al azimut respectivamente.

Los receptores de las torres de energía

En cuanto a los receptores, hay dos tipos principales de receptores: los receptores volumétricos y los receptores tubulares. En su versión más simple, un HTF absorbe calor en el receptor y luego lo transfiere al sistema de generación de energía a través de un intercambiador de calor intermedio. Hay plantas piloto que han implementado DSG en lugar de un HTF. Otros casos se utilizan sales fundidas, ya que pueden servir también como medio de almacenamiento de calor.

Los principales problemas relacionados con los sistemas SPT incluyen la alta incertidumbre sobre la vida útil del receptor dadas las condiciones extremas a las que está sometido, los fenómenos de corrosión provocados en el receptor por las sales fundidas a altas temperaturas, las tensiones térmicas y la fatiga de los materiales.

Las torres solares alcanzan altas relaciones de concentración. Por lo tanto, se utilizan principalmente en aplicaciones a gran escala. En la aplicación más común, la energía se produce mediante un ciclo Rankine de agua / vapor convencional.

En términos del área de apertura del campo solar, los sistemas de torres de energía tienen la generación de energía específica más pequeña por unidad de área de campo solar. Algunas plantas también implementan un ciclo de Brayton o un ciclo combinado en lugar del ciclo de Rankine.

En el caso de que la torre de energía esté impulsando un ciclo Brayton, el aire presurizado se calienta mediante el receptor de la torre y se alimenta directamente a la cámara de combustión de la turbina de gas (GT) a una temperatura cercana a los 1000 ° C.

La cámara de combustión también se alimenta con gas natural para mejorar aún más la temperatura de entrada de la turbina y así maximizar la eficiencia del GT. La adición del gas natural permite descuidar la intermitencia de la radiación solar y garantizar un funcionamiento estable del GT. Dependiendo del diseño y la configuración del sistema, la fracción solar puede oscilar entre el 40% y el 90% según Hoffschmidt.

Los HTF más comúnmente aplicados en un sistema SPT son los siguientes:

  • Agua
  • Sales fundidas
  • Aire

El uso de sales fundidas tiene ventajas debido al hecho de que no son tóxicas, no inflamables y tienen mejores propiedades de almacenamiento de calor que el agua. Hoy en día, estos sistemas SPT logran eficiencias térmicas y eléctricas brutas en el rango del 30% al 40% .

curso hidrogeno