CONVERSIÓN TÉRMICA

Se basa en la absorción del calor del Sol. Si el cuerpo es negro, la absorción es máxima y el cuerpo se calienta y si es blanco refleja las radiaciones y el cuerpo no experimenta variación de temperatura.

La conversión térmica puede ser de tres tipos: de baja, media y alta temperatura.

 

CONVERSIÓN TÉRMICA A BAJA TEMPERATURA

Se utilizan colectores, que absorben el calor del Sol y lo transmiten a un fluido (suele ser agua).

Esta tecnología comprende el calentamiento de agua por debajo de su punto de ebullición. El conjunto de elementos para el suministro de agua caliente se conoce como «sistema solar activo de baja temperatura», distinguiéndose los siguientes subsistemas:

• Subsistema colector: Capta la energía solar y está formado por los colectores llamados también «placas solares», «captadores» o «paneles”. Son planos, en forma de caja metálica, en la que se disponen una serie de tubos, pintados de color negro, por los que circula agua. El interior del colector está pintado, de color negro mate. Así se logra máxima absorción. En la parte superior se dispone de un cristal que permite el paso de los rayos y hace de aislante térmico, induciendo un efecto invernadero artificial.

• Subsistema de almacenamiento: Depósitos que almacenan el agua caliente procedente de los paneles

• Subsistema de distribución: Instalación de tuberías y accesorios que permite transportar el agua caliente desde el colector hasta los depósitos de almacenamiento y desde aquí a los puntos de consumo

Es de destacar que los equipos solares de baja temperatura no garantizan la totalidad de las necesidades energéticas, por lo que necesitan de un equipo convencional de apoyo (calentadores eléctricos o a gas, etc.) que suplan la carencia de energía solar, fundamentalmente debido a las condiciones climatológicas.

 

CONVERSIÓN TÉRMICA A MEDIA TEMPERATURA

Para obtener temperaturas superiores a los 100°C se debe concentrar la radiación solar, para lo que se pueden utilizar lentes o espejos. Canalizando la radiación hacia un punto o una superficie llamado «foco», éste eleva su temperatura muy por encima de la alcanzada en los colectores planos (200 a500 ºC.).

Aunque la superficie que recibe los rayos concentrados puede tener cualquier forma dependiendo de la técnica usada, en la actualidad la solución más favorable para una concentración de tipo medio (temperaturas menores de 300°C) es el «colector cilindro-parabólico». Este colector consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación recibida sobre un tubo de vidrio dispuesto en la línea focal. Dentro del tubo se vidrio están el absorbedor y el fluido portador del calor.

Para que se puedan concentrar los rayos solares, estos colectores se montan igual que los planos, es decir, mirando al Sur (si estamos en el hemisferio norte) y con una inclinación igual a la latitud del lugar. Además necesitan un dispositivo que vaya haciendo girar los espejos a lo largo del día, sincronizado con el movimiento aparente del Sol.

Los colectores cilindro-parabólicos, aparte de poder operar a temperaturas superiores a las de los planos, tienen la ventaja de requerir depósitos de acumulación más pequeños y de tener menores superficies de absorción y menores pérdidas de calor. No obstante, son más caros.

Aunque los colectores cilindro-parabólicos son aplicables en la misma gama de necesidades que los paneles planos, al poder desarrollar temperaturas considerablemente superiores tienen interesantes posibilidades de utilización industrial. Así, se están usando asociaciones de un cierto número de estos colectores en las llamadas «granjas solares», pudiendo ser utilizados para la producción de calor o electricidad. La energía así obtenida se aplica a procesos térmicos industriales, desalinización de agua de mar, refrigeración y climatización.

 

CONVERSIÓN TÉRMICA A ALTA TEMPERATURA

C.1) Centrales solares: Para conversiones térmicas superiores a los 500°C encaminadas a la producción de energía eléctrica a gran escala, es necesario concentrar la radiación solar mediante grandes paraboloides (captadores parabólicos) o un gran número de espejos enfocados hacia un mismo punto. El sistema más extendido es el de receptor central, formado por un campo de espejos orientables, llamados «heliostatos», que concentran la radiación solar sobre una caldera situada en lo alto de una torre.

El calor captado en el absorbedor es cedido a un fluido portador circulando en circuito cerrado y que, debido a las altas temperaturas que ha de soportar (superiores a 500 °C) suele ser sodio fundido o vapor de agua a presión. Este fluido primario caliente se hace pasar a un sistema de almacenamiento, para luego ser utilizado en un sistema de generación de vapor, que se alimenta a una turbina. Esta actúa sobre un alternador, que permite obtener energía eléctrica.

Los captadores tienen que estar constantemente orientados hacia el Sol, por lo que sus soportes han de ser móviles y cuentan con un sistema informático que determina de forma precisa la posición en cada momento del día.

C.2) Hornos solares: formados por un espejo parabólico que concentra en su foco los rayos provenientes de la reflexión de las radiaciones solares en un cierto número de espejos, llamados heliostatos, convenientemente dispuestos. Estos hornos permiten alcanzar temperaturas muy elevadas (hasta 6000 ºC). Suelen emplearse para generar energía eléctrica y con fines experimentales.

C.3) Concentrador con motor Stirling: Un sistema de concentrador disco Stirling está compuesto por un concentrador solar y por un motor Stirling (motor que funciona por medio de calor en lugar de funcionar con combustibles) o una microturbina acoplada a un alternador. El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura aproximada de unos 750º C. Esta energía se usa para la generación de energía por el motor.