L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Energia termosolar de concentració

Energia termosolar de concentració
Est artícul es troba desactualisadao.
L'informació suministrada ha quedat obsoleta o és insuficient. Pots actualisar-lo usant referencies que apareguen en una publicació acreditada, com revistes especialisades, monografíes, prensa diaria o pàgines d'internet fidedignes.
Este aviso fue puesto el 12 de setembre de 2024.


Esta pàgina de desambiguació enumera artículs que tenen títuls similars.

L'energia termosolar de concentració —també coneguda com CSP, de l'anglés: Concentrated Solar Power— és un tipo d'energia solar tèrmica que utilisa espills o lents per a concentrar una gran cantitat de llum solar sobre una superfície chicoteta. L'energia elèctrica és produïda quan la llum concentrada és convertida en calor, que impulsa un motor tèrmic —usualment una turbina de vapor— conectat a un generador d'electricitat.

 
 
Energia solar de concentració:

El mercat de CSP ha aumentat de forma notable la seua comercialisació i capacitat de generació des de l'any 2007, situant-se la potència total instalada en el món en 4.940 MW a finals de 2015, quan es varen afegir més de 400 MW de potència. Aixina i tot, este creiximent es troba molt per baix del protagonisat per l'energia solar fotovoltaica, que en les mateixes dates contava ya en més de 230 GW instalats a nivell global.

S'espera no obstant que el creiximent de la CSP continue a pas ràpit durant els pròxims anys. Espanya té una capacitat instalada de 2362 MW al començament de 2016, convertint a este país en líder mundial en CSP. Actualment existix un interés notable per la CSP en el nort d'Àfrica i l'Orient Mig, aixina com en Índia i China. El mercat global ha segut dominat per les centrals cilíndric-parabòliques, que constituïxen el 90 % de les centrals termosolares que es construïxen actualment.[1]

La CSP no deu ser confosa en l'electricitat fotovoltaica de concentració —també coneguda com CPV, de l'anglés: Concentrated Photovoltaics—. En la CSP, la llum solar concentrada és convertida en calor i després la calor és convertida en electricitat. En canvi en la CPV la llum solar concentrada és convertida directament en electricitat per mig del efecte fotoeléctrico.

Història

 
Espill parabòlic experimental per a l'aprofitament de l'energia solar tèrmica, en Los Àngeles, Estats Units (c. 1901).

Una llegenda diu que Arquímedes va usar un "vidre ardent" per a concentrar la llum solar sobre la flota invasora romana i els va repelir de Siracusa. En l'any 1973 un científic grec, el Dr. Ioannis Sakkas, curiós sobre si Arquímedes podria haver realment destruït la flota romana en l'any 212 A.C, va alinear prop de 60 marins grecs, cada u sostenint un espill oblongo inclinat per a capturar els rajos del sol i va fer que els dirigiren cap a una silueta de fusta coberta en alquitrán a una distància de 49 metros. Les estructures es varen incendiar despuix d'uns pocs minuts; no obstant, els historiadors continuen dubtant d'esta història sobre Arquímedes.[2]

En 1866, Augustin Mouchot va usar un cilindre parabòlic per a produir vapor en el primer motor de vapor solar. La primera palesa per a un colector solar va ser obtinguda per l'italià Alessandro Battaglia en Gènova, Itàlia, en l'any 1886. En els següents anys, inventors tals com John Ericsson i Frank Shuman varen desenrollar dispositius energizados per electricitat solar de concentració per a irrigaació, refrigeració i locomoció. En l'any 1913 Shuman va finalisar un central d'energia solar tèrmica de 55 HP en Maadi, Egipte per a ser usada en irrigaació.[3][4][5][6] El primer sistema d'energia solar va usar un espill en forma de disc va ser construït per Dr. R.H. Goddard, qui ya era ben conegut per la seua investigació en eixides de combustible líquit i va escriure un artícul en l'any 1929 en el que ell afirmava que tots els obstàculs previs havien segut resolts.[7]

El professor Giovanni França (1911–1980) va dissenyar i va construir la primera central solar de concentració, la que va entrar en operació en Sant'Ilario, prop de Gènova, Itàlia en l'any 1968. Esta central tenia la mateixa arquitectura de les actuals centrals solars de concentració en un receptor solar en el centre d'un camp de colectors solars. La central va ser capaç de produir 1 MW en vapor supercalentado a 100 bar i 500 graus Celsius.[8] La central Solar One de 10 MW va ser desenrollada en el sur de Califòrnia en l'any 1981, pero la tecnologia cilíndric-parabòlica del proyecte propenc Solar Energy Generating Systems (SEGS), que es va iniciar en l'any 1984, era més pràctic. El SEGS de 354 MW encara és la segona central solar més gran en el món, despuix del proyecte Ivanpah Solar.

Tecnologia actual

La CSP és usada per a produir electricitat (algunes voltes anomenada termoelectricitat solar, usualment generada per mig de vapor). Els sistemes tecnològics de concentració solar usant espills o lents en sistemes de seguiment del sol per a enfocar una gran àrea d'incidència de radiació solar sobre una chicoteta superfície. Després la llum concentrada és usada com a font de calor per a una central d'energia elèctrica. Els concentradors solars usats en els sistemes CSP a sovint poden ser usats per a proporcionar refrigeració o calefacció industrial.

Les tecnologies de concentració existixen en quatre formes comunes, cilíndric parabòlic, discs Stirling, reflector fresnel llineal compacte i torre d'energia solar.[9] Encara que simples, estos concentradors solars estan llunt de la capacitat de concentració màxima.[10][11] Per eixemple, la concentració cilíndric parabòlica conseguix 1/3 del màxim teòric per al àngul d'acceptació de disseny, açò és, per a la mateixa tolerància total per a eixe sistema. Es pot conseguir una aproximació al màxim teòric usant concentradors més elaborats basats en òptica no formadora d'imàgens.

Diferents tipos de concentradors produïxen diferents temperatures màximes en les seues corresponents eficiència termodinàmiques, per les diferències en la forma en que ells seguixen al sol i enfoquen la llum. Noves innovacions en la tecnologia CSP estan duent a que els sistemes siguen més i més cost-efectius.[12]

Concentrador solar cilíndric parabòlic

Artícul principal → Concentrador solar cilíndric parabòlic.
 
Concentrador cilíndric parabòlic en una planta solar prop de Harper Lake, Califòrnia.
 
Interior d'un cilindre parabòlic.

Un concentrador solar cilíndric parabòlic consistix en un reflector parabòlic llineal que concentra la llum sobre un receptor

del reflector. El receptor és un tubo posicionat directament sobre el mig de l'espill parabòlic i està farcidura en un decorregut de treball. El reflector seguix al sol durant el hores diürnes en un sol eix. Un decorregut de treball (per eixemple, sal fosa[13]) és calfat a una temperatura entre 150–350 °C quan fluïx a través del receptor i després est és usat com a font de calor per a ser usat en un sistema generador.[14] Els sistemes cilíndrics és la tecnologia CSP més desenrollada. Les centrals Solar Energy Generating Systems (SEGS) en Califòrnia, les primeres centrals cilíndric parabòliques del món, Nevada Solar One de l'empresa Acciona localisada prop de Boulder City, Nevada i Andasol, la primera central cilíndric parabòlica d'Europa, són típiques, junt en les instalacions de proves de la SSPS-DCS Plataforma Solar d'Almeria localisada en Espanya.

Cilindre tancat

Els sistemes de cilindres tancats són usats per a produir calefacció per a processos. El disseny encapsula el sistema termal solar a l'interior d'un edifici de vidre com un hivernàcul. L'edifici crea un ambient protegit que pot resistir l'embat dels elements que poden afectar negativament la confiabilidad i eficiència del sistema termal solar.[15] Espills curvats llaugers que reflectixen el sol són suspesos usant cables des del sostre de l'edifici de vidre. Un sistema de seguiment d'un sol eix posiciona els espills per a recuperar la cantitat òptima de llum solar. Els espills concentren la llum solar i l'enfoquen sobre una ret fixa de canonades d'acer, que també es troben suspeses de l'estructura de l'edifici de vidre.[16] L'aigua és transportada a través de les canonades a on és duta al punt d'ebullició i generar vapor usant la radiació solar concentrada pels espills. La protecció dels espills del vent permet que estos conseguixquen temperatures més altes i impedix que s'acumule pols sobre els espills.[15]

Reflectores Fresnel

Artícul principal → Reflector fresnel llineal compactar.

Els reflectores Fresnel estan fabricats en moltes tires d'espills prims i plans que concentren la llum del sol sobre tubos dins dels quals es bombeja el líquit de treball. Els espills plans permeten major superfície reflectante en la mateixa cantitat d'espai que la d'un reflector parabòlic, capturant d'esta forma més de la llum solar disponible, i són més barats que els reflectores parabòlics. Els reflectores Fresnel poden ser usats en CSP de variats tamanys.[17][18]

Disc Stirling

Artícul principal → Energia solar tèrmicaDissenys de disc.


Un disc Stirling o sistema de motor de disc consistix en un reflector parabòlic únic que concentra la llum en un receptor posicionat en el punt focal del reflector. El reflector seguix al Sol en dos eixos. El decorregut de treball en el receptor és calfat entre 250 i 700 °C i després és usat per un motor Stirling per a generar electricitat.[14] Els sistemes de disc parabòlic són els que proporcionen la més alta eficiència entre les tecnologies de CSP, entre 31% a 32%, i la seua naturalea modular els proporciona escalabilitat. Les companyies Stirling Energy Systems (SES) i Science Applications International Corporation (SAIC) posseïxen discs en l'Universitat de Nevada, Las Vegas (UNLV) i en l'Universitat Nacional Australiana (el Big Dish en Canberra, Austràlia) i són eixemples d'esta tecnologia. El récort mundial per a eficiència de conversió a electricitat va ser establit en l'any 2008 en un 31,25% pels discs SES en el National Solar Thermal Test Facility (en castellà: Instalacions Nacionals d'Ensajos Solars Termals). Les instalacions SES en Maricopa, Arizona eren les instalacions de disc Stirling més grans del món fins que varen ser venudes a la companyia United Sun Systems, que està movent grans parts de les instalacions a China com a part de l'esforç per a omplir les enormes necessitats d'energia d'este país.[19]

Central solar de torre central

Artícul principal → Central solar de torre central.

Una central solar de torre central consistix d'un conjunt de reflectores (heliostatos) en capacitat de seguiment en dos eixos, els que concentren la llum del sol sobre un receptor central instalat en una torre; el receptor conté un decorregut almagasenat en un depòsit, el que pot ser aigua de mar. Este decorregut de treball contingut en el receptor és calfat a entre 500–1000 °C i després és usat com una font de calor per a la generació d'energia o per a un sistema d'almagasenament de calor.[14] El desenroll de les centrals solars de torre central està menys alvançat que els sistemes cilíndrics, pero elles oferixen una eficiència més alta i una millor capacitat d'almagasenament d'energia. El proyecte Solar Dos localisat en Daggett, Califòrnia i el CESA-1 localisat en Plataforma Solar d'Almeria, Tavernes, Espanya, són les centrals de demostració més típiques d'esta tecnologia. La central Planta Solar 10 (PS10) localisada en Sanlúcar la Major, Espanya, és la primera central solar de torre central en propòsit comercial del món. La central Serra SunTower de 5 MW de l'empresa eSolar, localisada en Lancaster, Califòrnia, és l'única instalació de torre central que opera en Norteamérica. La National Solar Thermal Test Facility[20] localisada en Albuquerque, Nou Mèxic, és una central solar termal experimental en una superfície instalada de helióstatos capaç de produir 6 MW.

Vore també

Referències

  1. ↑ Janet L. Sawin and Eric Martinot. «Renewables Bounced Back in 2010, Finds REN21 Global Report». Renewable Energy World.
  2. ↑ Archimedes through the Looking Glass, Thomas W. Africa, February 1975, Classical Association of the Atlantic States, p. 305
  3. ↑ Butti and Perlin (1981), p.60–100
  4. ↑ «From troughs to triumph: SEGS and gas». Archivat des d'el original, el 6 d'abril de 2020. Consultat el 26 de giner de 2013.
  5. ↑ «Encyclopedia of Earth, Shuman, Frank».
  6. ↑ «Cabinet Magazine, The Beautiful Possibility».
  7. ↑ "A New Invention To Harness The Sun" Popular Science, Novembre 1929
  8. ↑ A Golden Thread: 2500 Years of Solar Architecture and Technology, Butti and Perlin (1981), p.68
  9. ↑ «Types of solar thermal CSP plants».
  10. ↑ Juliol Chaves, Introduction to Nonimaging Optics, CRC Press, 2008 ISBN 978-1-4200-5429-3
  11. ↑ Roland Winston et al.,, Nonimaging Optics, Academic Press, 2004 ISBN 978-0-12-759751-5
  12. ↑ «Noves innovacions en termal solar» (en anglés). Archivat des d'el original, el 21 d'abril de 2009. Consultat el 29 de giner de 2013.
  13. ↑ «Molten salt as CSP plant working fluïu». Archivat des d'el original, el 16 d'octubre de 2013.
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 Martin and Goswami (2005), p.45
  15. ↑ 15,0 15,1 Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, "Energy & Resources Predictions 2012" [1] archivat en Wayback Machine., 2 de novembre de 2011
  16. ↑ Helman, Christopher, "Oil from the sun", "Forbes", April 25, 2011
  17. ↑ «Compact CLFR».
  18. ↑ «Ausra compact CLFR introducing cost-saving solar rotation features». Archivat des d'el original, el 21 de juliol de 2011.
  19. ↑ «https://share.sandia.gov/news/resources/releases/2008/solargrid.html». Archivat des d'el original, el 19 de febrer de 2013. Consultat el 2 de febrer de 2013.
  20. ↑ «National Solar Thermal Test Facility, NSTTF». Archivat des d'el original, el 16 de febrer de 2013. Consultat el 9 de febrer de 2013.


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Energia_termosolar_de_concentració&oldid=1339790»