FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGIAS II TALLER #3 APLICACIONES ENERGIA SOLAR TERMICA JUAN CARLOS MORENO MORENO 1098712395 INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER 2021 INTRODUCCION La energía solar térmica consiste en aprovechar la radiación solar incidente para producir calor, calor que se obtiene a través del aumento de temperatura de un fluido (aire o agua). OBJETIVOS *Determinar lo importante que es la radiación solar para producción de energía *Saber los conceptos básicos de desalinización y secado solares *Conocer las tareas de mantenimiento, los problemas y las soluciones más comunes en instalaciones fotovoltaicas de conexión a red y aisladas. DESALINIZACIÓN SOLAR Una unidad de desalinización a energía solar produce agua potable a partir de agua salada a través de métodos directos o indirectos de desalinización accionada por el sol. La energía solar es la fuente de energía renovable más prometedora debido a su capacidad de impulsar los cada vez más populares sistemas de desalinización térmicos directamente hacia colectores solares y de impulsar los sistemas de desalinización física y química indirectamente a través de celdas fotovoltaicas. La desalinización solar directa produce destilados directamente en el colector solar. La desalinización solar indirecta incorpora sistemas de recolección de energía solar con sistemas de desalinización convencionales como la destilación instantánea de múltiples etapas, evaporación de efecto múltiple, separación por congelación u ósmosis inversa para producir agua dulce DESALINIZACIÓN SOLAR DIRECTA DESTILADOR SOLAR Un tipo de unidad de desalinización solar es un destilador solar, que es similar a una trampa de condensación. Un destilador solar es una manera simple de destilar agua, usando el calor del sol para conducir una evaporación del suelo húmedo, y el aire circundante para enfriar un film de condensación. En un destilador solar de pozo, el agua impura es contenida fuera del colector, donde es evaporada por los rayos solares a través de un plástico transparente. El destilador de tipo caja es más sofisticado. Los principios básicos de un destilador solar son simples y efectivos, pues la destilación replica la forma en la que la naturaleza produce la lluvia. DESALINIZACIÓN SOLAR INDIRECTA los sistemas de desalinización solar indirecta comprenden dos sub-sistemas: un sistema de captación solar y un sistema de desalinización. el sistema captación solar es utilizado ya sea para captar el calor usando colectores solares y suministrando el calor a través de un intercambiador de calor a un proceso de desalinización térmica, o para convertir la radiación solar electromagnética a electricidad usando paneles fotovoltaicos para alimentar un proceso de desalinización impulsado por electricidad. ÓSMOSIS INVERSA IMPULSADA POR ENERGÍA SOLAR La ósmosis es un fenómeno natural en el cual el agua pasa a través de una membrana de una concentración de solución más baja hacia una más alta. En los sistemas de desalinización por ósmosis inversa, la presión del agua de mar es elevada sobre su presión osmótica natural, forzando al agua pura a través de los poros de la membrana hacia el lado de agua fresca. La ósmosis inversa es el proceso más común de desalinización en términos de capacidad instalada debido a su eficiencia energética superior comparada con sistemas de desalinización térmica, aunque requiere un pre-tratamiento extensivo. La desalinización por ósmosis inversa impulsada por energía solar es común en plantas de demostración debido al modularidad y escalabilidad de ambos sistemas, el fotovoltaico y el de ósmosis inversa. Una unidad de desalinización por ósmosis inversa impulsada por energía solar diseñada para las comunidades remotas ha sido probada en el Territorio del Norte de Australia. La energía solar supera el normalmente alto costo de la energía operativa, así como también los gases de efecto invernadero de los sistemas convencionales de ósmosis inversa. El diez por ciento de esa agua se somete a nanofiltración y ósmosis inversa en la segunda etapa de purificación, la cual remueve sales y trazas de contaminantes, produciendo así agua potable. La energía solar fotovoltaica es considerada una opción para impulsar una planta de desalinización por ósmosis inversa. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA Mientras la naturaleza intermitente de la luz solar y su intensidad variable durante el día hace desafiante al proceso de desalinización en la noche, varias opciones de almacenamiento de energía pueden ser usadas para permitir una operación de 24 horas. Las baterías pueden almacenar energía solar para uso en la noche. Los sistemas de almacenamiento de energía en forma de calor aseguran un rendimiento constante por la noche o en días nublados, mejorando eficiencia general.8 Alternativamente, la energía gravitacional almacenada puede ser aprovechada para proporcionar energía a una unidad de ósmosis inversa alimentada por energía solar durante las horas en las que no hay luz solar. DESTILACIÓN DE MEMBRANA IMPULSADA POR ENERGÍA SOLAR (MD) La destilación por membrana es un proceso de separación impulsado térmicamente de soluciones acuosas que implica el transporte de moléculas de vapor a través de una membrana microporosa hidrófoba. Existen muchas ventajas, pero la principal es que opera a presiones más bajas que otros procesos de separación basados en membranas, ya que la fuerza impulsora no es una diferencia en la presión hidrostática y, además, opera a temperaturas más bajas que la destilación convencional, ya que no es necesario calentar los líquidos por encima de su punto de ebullición. No existen membranas diseñadas específicamente para este proceso, así que para llevar a cabo este proceso normalmente se utilizan membranas de microfiltración. DESALINICACIÓN POR HUMIDIFICACIÓN - DESHUMIDIFICACIÓN (HDH) El método de humidificación-deshumidificación solar es un método de desalinización de agua termal. Este consiste en la evaporación del agua de mar o agua salobre y la posterior condensación del aire húmedo generado, principalmente este proceso se lleva a cabo a presión ambiente. Una de las principales ventajas que presenta el HDH es que utiliza componentes separados para la recolección solar, el calentamiento de agua, la evaporación y la condensación del agua. Hay 4 tipos de ciclos de HDH, los cuales se pueden clasificar según se calienta el aire o el agua con energía solar y según si el circuito de aire o de agua es de circuito abierto o cerrado. PROCESO FLASH DE VARIAS ETAPAS (MSF) El proceso de MSF es el proceso de desalinización más utilizado en términos de capacidad debido a su simplicidad. Además, presenta un rendimiento muy bueno y su fácil control a gran escala. Este se compone de una serie de elementos denominados etapas. En cada una de estas se precalienta el agua de la mar alimentada con vapor de condensación. Además, el sistema casi puede recuperar el calor latente si se fracciona el diferencial de temperatura éntrela fuente caliente y el agua alimentada en un gran número de etapas. Por ese motivo, las instalaciones comerciales actuales están diseñadas con 10 a 30 etapas con una caída de temperatura de 2ºC por cada etapa y sus producciones típicas son de 60 a 100L/m2, dependiendo del número de etapas. Aunque, el MSF presenta una desventaja muy clara, ya que se requieren niveles de presión precisos en las diferentes etapas y, por lo tanto, se requiere un tiempo transitorio para establecer el funcionamiento normal de la planta. Esta característica hace que el MSF sea muy complicado utilizado con energía solar, a menos que se utilicen tanques para almacenamiento térmico. DESTILACIÓN MULTIEFECTO (MED) La destilación de efecto múltiple consiste en un proceso de evaporación de múltiples etapas a bajas temperaturas, generalmente inferiores a 70C. El proceso consiste en rociar agua salina en los compartimentos donde el vapor fluye por dentro de los tubos. El vapor latente que se producido por la evaporación del agua de mar se utiliza para evaporar el agua de mar en la siguiente etapa. En este proceso existe una baja diferencia de temperatura en cada etapa, ya que está limitada por el creciente punto de ebullición debido al aumento de la concentración de sal. En cada etapa del sistema se acumula una solución de salmuera en el fondo y se va descargando, y el producto, que es el vapor de agua generado en cada etapa, se recolecta y se condensa. SECADO SOLAR Un secadero solar o deshidratador es un dispositivo que usa energía solar para secar sustancias, especialmente alimentos. Hay dos tipos generales de secadores solares: directos e indirectos. DIRECTO Los secaderos solares directos exponen la sustancia a ser deshidratada dirigida a la luz del sol. Históricamente, la comida y la ropa fue secada en el sol usando líneas, o poniendo los elementos en rocas o encima de las tiendas. En el queso de Mongolia y la carne se secan todavía de forma tradicional utilizar la parte superior del ver (tienda) como secador solar. En estos sistemas, el secado solar está asistido por el movimiento del aire (viento), que elimina el aire más saturado fuera de los elementos que se están secando. Más recientemente, los estantes de secado y las tiendas solares fueron construidas como secadores solares. Un tipo moderno de secador solar tiene una superficie negra de absorción que recoge la luz y la convierte en calor; la sustancia a ser secada, está colocada directamente en esta superficie. Estos secadores pueden tener cerramientos, cubiertas de vidrio y/o ventilaciones para una mayor eficacia. INDIRECTO En los secaderos solares indirectos, la superficie negra calienta el aire entrante, en vez de calentar directamente la sustancia a secar. Este aire calentado se pasa entonces sobre la sustancia a secar y sale hacia arriba, a menudo a través de una chimenea, llevándose la humedad liberada de la sustancia con él. Pueden ser muy simples, sólo un marco frío con tela negra, inclinado a un edificio de ladrillos aislados, con ventilación activa y un sistema de calefacción de reserva. Uno de las ventajas del sistema indirecto es que es más fácil de proteger la comida, u otra sustancia, de la contaminación, tanto por el viento, como por pájaros, insectos, o animales. También, el sol directo químicamente puede alterar algunas comidas haciéndolas menos apetitosas. Secado solar casero Secado solar casero indirecto BIBLIOGRAFÍA https://www.pv-magazine-latam.com/2019/12/19/la-cop25-acuerda-una-alianza-global-pordesalinizacion-de-agua-con-energia-limpia http://ac.els-cdn.com/S0306261911006696/1-s2.0-S0306261911006696main.pdf?_tid=1afa88d0641c9bdee6495e5eec5cbc9c&acdnat=1335424299_1b6be246f1cf3e2adbbc38a 26e965813 https://web.archive.org/web/20120526151427/http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien553.pdf https://www.webcitation.org/6bFmmNx9d?url=http://www.countrysidemag.com/83-4-sue-robishaw/
