Conversión térmica de la energía solar: tipos y aplicaciones

La conversión térmica de la energía solar es un proceso que se basa en la absorción del calor del sol para su posterior utilización. Este tipo de conversión se puede realizar a diferentes temperaturas, siendo clasificada en tres categorías: baja, media y alta temperatura.

Conversión térmica de baja temperatura

La conversión térmica de baja temperatura consiste en utilizar colectores solares para absorber el calor del sol y transmitirlo a un fluido, generalmente agua. Este tipo de tecnología se utiliza para calentar agua por debajo de su punto de ebullición.

El sistema solar activo de baja temperatura está compuesto por tres subsistemas principales:

• Subsistema colector: Este subsistema está formado por los colectores solares, también conocidos como placas solares o paneles. Estos colectores son planos y están pintados de color negro mate para maximizar la absorción de calor. Además, cuentan con un cristal en la parte superior que permite el paso de los rayos solares y actúa como aislante térmico.
• Subsistema de almacenamiento: Este subsistema consiste en depósitos que almacenan el agua caliente proveniente de los paneles solares.
• Subsistema de distribución: Este subsistema se encarga de transportar el agua caliente desde los colectores hasta los depósitos de almacenamiento y desde allí a los puntos de consumo.

Es importante destacar que los equipos solares de baja temperatura no garantizan el suministro total de energía, por lo que suelen requerir un sistema convencional de apoyo, como calentadores eléctricos o a gas, para suplir la falta de energía solar en condiciones climáticas desfavorables.

Conversión térmica a media temperatura

La conversión térmica a media temperatura se utiliza para obtener temperaturas superiores a los 100°C. En este caso, es necesario concentrar la radiación solar utilizando lentes o espejos. Uno de los sistemas más comunes para este tipo de conversión es el colector cilindro-parabólico.

El colector cilindro-parabólico consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación solar sobre un tubo de vidrio dispuesto en la línea focal. Dentro del tubo se encuentra el absorbedor y el fluido portador del calor. Estos colectores requieren estar orientados hacia el sur y tienen la capacidad de operar a temperaturas superiores a los colectores planos.

Además de su aplicación en la generación de calor, los colectores cilindro-parabólicos también pueden ser utilizados para la producción de electricidad en granjas solares. Estas granjas solares están compuestas por varios colectores y pueden ser utilizadas en procesos térmicos industriales, desalinización de agua de mar, refrigeración y climatización.

Conversión térmica de alta temperatura

La conversión térmica de alta temperatura se utiliza para la producción de energía eléctrica a gran escala. Para temperaturas superiores a los 500°C, se requiere concentrar la radiación solar utilizando grandes paraboloides o un gran número de espejos enfocados hacia un mismo punto.

El sistema más extendido para la conversión térmica de alta temperatura es el receptor central. Este sistema está compuesto por un campo de espejos orientables, conocidos como heliostatos, que concentran la radiación solar sobre una caldera situada en lo alto de una torre. El calor captado en el absorbedor es transferido a un fluido portador que circula en circuito cerrado y se utiliza para generar vapor en un sistema de generación de vapor. Este vapor acciona una turbina que, a su vez, alimenta un alternador para producir energía eléctrica.

Además de los sistemas de receptor central, existen otros métodos de conversión térmica de alta temperatura, como los hornos solares, que permiten alcanzar temperaturas muy elevadas, y los concentradores con motor Stirling, que utilizan un motor que funciona por medio de calor en lugar de combustibles.

Consultas habituales

¿Cuál es la diferencia entre la conversión térmica de baja, media y alta temperatura?

La diferencia principal entre estos tres tipos de conversión térmica radica en las temperaturas que se pueden alcanzar. La conversión térmica de baja temperatura se utiliza para calentar agua por debajo de su punto de ebullición, mientras que la conversión térmica a media temperatura permite obtener temperaturas superiores a los 100°C. Por otro lado, la conversión térmica de alta temperatura se utiliza para producir energía eléctrica a gran escala y requiere temperaturas superiores a los 500°C.

¿Cuáles son las aplicaciones de la conversión térmica de alta temperatura?

La conversión térmica de alta temperatura tiene diversas aplicaciones, como la generación de energía eléctrica a gran escala, la producción de calor para procesos industriales, la desalinización de agua de mar, la refrigeración y la climatización.

¿Qué ventajas tienen los colectores cilindro-parabólicos?

Los colectores cilindro-parabólicos tienen la ventaja de poder operar a temperaturas superiores a los colectores planos. Además, requieren depósitos de almacenamiento más pequeños y tienen menores pérdidas de calor. Sin embargo, también son más costosos.

¿Qué es un receptor central en la conversión térmica de alta temperatura?

Un receptor central es un sistema utilizado en la conversión térmica de alta temperatura que consiste en un campo de espejos orientables, conocidos como heliostatos, que concentran la radiación solar sobre una caldera situada en lo alto de una torre. El calor captado en el absorbedor se utiliza para generar vapor en un sistema de generación de vapor, que a su vez acciona una turbina para producir energía eléctrica.

¿Qué es un horno solar?

Un horno solar es un sistema de conversión térmica de alta temperatura que utiliza un espejo parabólico para concentrar los rayos solares en un punto focal. Estos hornos permiten alcanzar temperaturas muy elevadas, incluso de hasta 6000 ºC, y se utilizan para generar energía eléctrica y con fines experimentales.