Helióstatos
Nombre. - Juan Carlos Ávila Campoverde
Ciclo. - Tercero Electricidad.
1. Resumen. - La energía solar de concentración ofrece una solución prometedora hacia una transición energética sostenible, ya que permite reducir el impacto de las emisiones de carbón en los procesos de generación de electricidad. Por tal razón, esta investigación se oriento en adquirir conocimientos técnicos y energéticos para un sistema termosolar de torre central, cuya principal función sea la generación de energía eléctrica con la potencia instalada (según datos técnicos de construcción).
2. Introducción. – Las centrales solares termoeléctricas son una tecnología de energía renovable con un gran potencial para aportar electricidad no contaminante a mediano plazo. Su principio se basa en utilizar la radiación solar para calentar un fluido, es una tecnología de energía termosolar que usa gran campo de espejos controlados por un centro de control para concentrar la luz solar en un receptor ubicado en lo alto de una torre central.
El campo de helióstatos es el componente esencial de un sistema termosolar, es donde se concentra la radiación solar en un punto especifico (de diseño y construcción) y luego la convierte en energía térmica.[1]
3. Desarrollo
Funcionamiento de un Sistema de Receptor Central (Torre Solar). - Un campo de espejos móviles llamados helióstatos siguen al sol en dos ejes y reflejan la radiación hacia un receptor ubicado en la cima de una torre. El alto flujo de energía (300 a 1,000 kW/m²) calienta un fluido a altas temperaturas. En los sistemas de torre o de receptor central el intercambio radiativo/convectivo (en este caso son con sales fundidas), se produce de forma centralizada en un intercambiador de calor ubicado encima de una torre. Por los altos flujos de radiación incidente (entre 300 y 1.000 KW. m2) permite trabajar en altas temperaturas e integrarse en ciclos mas eficientes de forma escalonada, admiten fácilmente el funcionamiento hibrido en una gran variedad de opciones y tiene el potencial de generar electricidad con altos factores de capacidad mediante el uso de almacenamiento térmico.[2]
Figura 1. Vista aérea de la planta Solar Two de 10 MW en California, EEUU
Figura 2. Esquema de central de torre con sales fundidas utilizado en los proyectos Solar Two y Solar Tres.
· Se capta la luz solar. - los helióstatos, que son espejos controlados de un centro de control se orientan para seguir el movimiento del sol en el transcurso del día.
· Concentración de energía. - los espejos reflejan y concentran la luz solar en un punto especifico que es el receptor central situado en la parte superior de una torre.
· Generación de calor. - esto en el receptor, la energía solar se transfiere a un fluido que puede ser, agua, sales fundidas o aire y se calienta a altas temperaturas.
· Producción de electricidad. - el fluido caliente, a menudo en forma de vapor se utiliza para accionar la turbina, que, a su vez, esta conectada a un generador eléctrico, y de aquí sale a una subestación para inyectar la energía generada a la red.
· Almacenamiento Térmico. - los sistemas a menudo incluyen tanques para almacenar la energía térmica generada, en forma de sales fundidas, lo que permite producir electricidad incluso después de la puesta de sol o días nublados. [2]
4. Datos Técnicos. –
· Potencia por unidad: 10-20 MW. (dependiendo de la cantidad de helióstatos por m2, hay centrales solares que alcanzan hasta los 392 MW, puede abastecer hasta 140.000 hogares)
· Temperatura de operación: hasta 565 °C.
· Factor de concentración: 200 a 1,000 veces.
· Eficiencia neta anual: 7% - 20%.
· Estado: En fase de demostración comercial. Permite un almacenamiento térmico eficiente y altos factores de capacidad.[2]
5. Costo por vatio instalado
· Receptor central: entre 0.78 y 2.09 €/Wp.
· Altura del helióstato: 12,2 m
· Anchura del helióstato: 12,2 m
· Área reflectante: 0,98
· Área individual para helióstatos: 145,86m
· Numero de facetas X: 2
· Numero de facetas Y: 8
· Relación máxima entre el helióstato y la altura de la torre: 8
· Area terrestre sin campo solar: 101171 m2[1]
6. Conclusiones. –
· Viabilidad tecnológica demostrada: Las tecnologías de concentración solar, han demostrado su fiabilidad y viabilidad técnica a gran escala.
· Ventaja clave: Gestionabilidad y almacenamiento, suministrar energía de forma continua, incluso sin sol, adaptar su producción a la demanda de la red eléctrica, alcanzar un alto factor de capacidad, operando más horas al año.
· Barrera económica: el principal obstáculo para su despliegue masivo es el alto costo de inversión inicial, y, en consecuencia, un precio por kWh superior al de las energías convencionales.
[1] E. T. T. Suarez, J. S. S. Chaves, y A. del P. R. Muñoz, «Simulación Energética de un Sistema Termosolar de Torre Central para Magdalena, Colombia», Simp. Int. Sobre Calid. Energ. Eléctrica - SICEL, vol. 11, 2023, doi: 10.15446/sicel.v11.108434.
[2] D. M. R. Álvarez, «ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA».