Tecnología de conversión térmica

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
MATERIA FAE
Radiación Solar Directa
• Es la radiación que incide sobre los objetivos
iluminados por el sol sin haber interactuado
con nada y sin cambiar de dirección (es la más
importante en un día soleado)
Radiación Difusa
• Es una radiación que incide indirectamente,
como reflejo de la radiación solar que es
absorbida por el polvo y por el aire (es la
radiación típica de los días nublados). La
difusión se produce al desviarse los rayos
solares, debido a las partículas sólidas y las
moléculas, como el vapor de agua, que existen
en la atmósfera.
Radiación reflejada o albedo
• Es la radiación procedente de la reflexión de la
radiación directa en los elementos del entorno
(es importante cerca del mar y en las zonas de
nieve).
Factores que intervienen para
estimar el potencial solar
• Las condiciones climatológicas, que influyen
en el grado de nubosidad, la turbidez
atmosférica, viento predominante.
• Época del año
• La latitud del lugar
• Orientación de la superficie receptora
Mapa estimativo de la radicación
solar en el mundo
Radiación solar en el mundo
• La radiación es superior en las zonas
ecuatoriales y tropicales.
• La radiación es inferir en las zonas polares
• El plano que contiene la órbita de la tierra
alrededor del sol se llama plano de la eclíptica
• EL eje polar sobre el que gira la Tierra, está
inclinado respecto al plano de la eclíptica
23.45°.
Radiación solar en el mundo
Radiación solar en el mundo
Radiación Solar en el mundo
Latitud
Equipos de Medición de la
Radiación Solar
• Piranómetros: Miden la radiación global
(directa + difusa).
• Piroheliómetros (directa)
Coordenadas Solares
Posición trigonométrica del sol
• Angulo acimutal o acimut: Es el ángulo formado por la
proyección sobre la superficie horizontal del lugar, de la
recta Sol-Tierra con respecto a la recta Norte-Sur terrestre.
• Angulo cenital: Es el ángulo que forma la línea Sol-Tierra
con la vertical del lugar.
• Altura solar: Es el ángulo formado por la recta Sol-Tierra,
respecto al plano que contiene a la superficie del lugar.
• Angulo de inclinación de la superficie captadora: Definido
como el ángulo que forma el plano que contiene a la
superficie captadora con el plano horizontal.
– Acimut del Panel: Angulo de desviación del plano que contiene a
la superficie captadora, respecto a la recta Norte-Sur terrestre.
Ángulos captador
Estimación de sombras
• Se deben de colocar los sistemas en un lugar
carente de sombras.
• Se pueden estimar las sombras, si se hacen los
cálculos para el día del solsticio de invierno en
el hemisferio norte, que es cuando la
trayectoria del sol es más baja, y las
longitudes de las sombras son más altas.
Estimación de sombras
Elementos que pueden causar
sombras
•
•
•
•
•
Edificios Colindantes
Árboles
Tendidos o conducciones aéreas
Montañas
Sombras del propio edificio
– Chimeneas, pararrayos, antenas parabólicas,
estructuras de tejado
– (LA PRINCIPAL ACCIÓN ES MOVERSE PARA EVITAR
TODO LO POSIBLE LAS SOMBRAS)
Tecnologías para aprovechar
la energía solar térmica
Tecnologías para aprovechar
la energía solar térmica
• Tecnología de conversión térmica, que
absorbe la energía del sol y la transforma en
calor. Mediante esta tecnología es posible
también obtener electricidad mediante
transformación del calor en una máquina
termodinámica.
• Tecnología de conversión eléctrica, que
permita la transformación directa de la
energía solar en energía eléctrica.
Energía solar pasiva
(Arquitectura bioclimática)
Energía solar activa
• Baja Temperatura (T<90°)
• Media Temperatura (90°<T<400°)
• Alta Temperatura (T>400°)
Formas de Aprovechamiento Térmico
Tecnología solar térmica
de baja temperatura
• Calentamiento de agua por debajo de su
punto de ebullición (agua caliente sanitaria),
se presentan como subsistemas de captación,
acumulación, intercambiador y subsistemas
auxiliares.
Paneles solares térmicos
Colectores Planos
• Los colectores planos, captan la energía solar,
transformándola en energía térmica e impidiendo
su salida al exterior (efecto invernadero), se
componen de:
– Cubierta frontal transparente
– Placa captadora o superficie absorbente
– Un circuito hidráulico por donde circula el fluido que
ha de transferir el calor captado por la placa.
– Dispositivos de aislamiento térmico
– Carcasa exterior protectora
Partes de un colector
Eficiencia de un captador
Esquema conceptual de un sistema captador
solar térmico de baja temperatura
Costos
Tecnología Solar Térmica de
Media Temperatura
Tecnología Media Temperatura
• La tecnología solar térmica suele tener dos
aplicaciones diferentes:
– La producción de calor en procesos industriales,
por ejemplo vapor a temperaturas superiores a los
150°C
– La generación de electricidad mediante la
conexión del fluido caliente (hasta 400°C) utilizado
por los colectores a un sistema convencional de
producción de electricidad a partir de un ciclo
térmico.
Proceso de producción de electricidad
a partir de la energía solar
Subsistemas empleados por esta
tecnología
• Subsistema de captación
• Subsistema intercambiador de tanques de
aceite
• Subsistema de evaporación de gases
• Subsistema de aplicación
Esquema conceptual de un sistema captador
solar térmico de media temperatura
Sistema de seguimiento
Sistema de seguimiento
Comentarios importantes
• Los captadores aprovechan la radiación solar
directa, pero desaprovechan la difusa, por lo
tanto no resultan apropiado en zonas con
cierta nubosidad.
• Es la tecnología más madura de la solar
termoeléctrica.
• La potencia de las centrales de 80 MW a 200
MW
Esquema de una planta solar
termoeléctrica de aceite (HTF)
Tecnología solar de alta
temperatura
Tecnologías de alta temperatura
Discos Parabólicos
Centrales de Torre
Vista de una central de torre
Conclusiones
• Además de la latitud y la climatología, la
radiación solar captada depende de la inclinación
y orientación del plano de captación.
• Para la captación de la radiación difusa máxima,
la mejor posición del plano es la horizontal.
• Para la captación de la radiación solar directa, el
plano de captación debería estar siempre
enfrente de los rayos directos del sol.
• Es necesario un mecanismo de seguimiento
• La potencia de los rayos es baja a las primera
horas de la mañana y ultimas de la tarde.