Energía solar térmica

RECEPTOR SOLAR DE SERPENTIN PARA DISCO STIRLING

Comenzamos el año incluyendo en nuestra sección de Patentes Verdes, la última invención de ABENGOA SOLAR: Receptor solar de serpentín para disco Stirling y el método de fabricación.

La invención se encuadra dentro la tecnología de los colectores solares y más concretamente se centra en el diseño de receptores solares para disco Stirling.

Los sistemas disco Stirling son unidades de generación de electricidad que usan la radiación solar como fuente de energía. La capacidad de una sola unidad está entre 3 y 50 kWe. Los sistemas disco Stirling transforman con alta eficiencia la radiación solar concentrada en energía eléctrica.

Los componentes esenciales del sistema son:

• Concentrador solar parabólico.
• Sistema de seguimiento.
• Motor Stirling con generador eléctrico.
• Intercambiador de calor solar (receptor solar).

El modo de funcionamiento de un sistema de disco Stirling es el siguiente: el concentrador refleja la radiación solar hacia el receptor que está situado en el punto focal del concentrador. La radiación solar se absorbe en el receptor y este calienta el gas (helio o hidrógeno) del motor Stirling a temperaturas que rondan los 650ºC. Este calor se convierte en energía mecánica en el motor Stirling. Un generador eléctrico convierte esta energía mecánica en electricidad. Para conseguir que la radiación reflejada incida en el punto focal durante todo el día, un sistema de seguimiento solar mueve el concentrador continuamente para seguir la trayectoria del sol.

ENERGIA SOLAR-DISCOS STIRLING

La tecnología de los receptores solares se desarrolla en función del tipo de proceso en el que se vaya a utilizar, es decir, el tipo de planta y el ciclo utilizado. La invención que se presenta se refiere a la planta de recepción solar con disco y el ciclo es el de Stirling. Por supuesto, es interesante conocer los antecedentes y desarrollos previos utilizados en aplicaciones solares. Las tecnologías utilizadas para plantas solares de receptores de torre suponen un referente de aplicación.

En particular, para el disco parabólico Stirling se utilizan dos tipologías de sistemas receptores:

• Sistemas receptores externos.
• Sistemas receptores de cavidad.

La  invención tiene como objetivo proporcionar un receptor solar que, superando las deficiencias encontradas en los anteriores diseños:

- Aumente la resistencia a fatiga térmica

- Minimice las sombras entre tubos

- Que sea de tubos directamente iluminados, para simplificar el sistema evitando la inclusión de un fluido caloportador intermedio y de un intercambiador de calor adicional así como para flexibilizar el diseño óptico del
concentrador y que el motor pueda funcionar en otras posiciones que no sea de espaldas al sol

- No deje huecos entre los tubos al deformarse por dilataciones, escapándose la radiación solar concentrada por dichos huecos

- Fácilmente soldable

- Que reduzca las pérdidas de carga.

El nuevo diseño permite pues aumentar la eficiencia del disco y reducir los costes de fabricación y de operación y mantenimiento.

Además ofrece la posibilidad de:

- Refrigerar fácilmente ante sobretemperaturas (ventilador) ...seguir leyendo este artículo sobre energía »

METODO DE DISTRIBUCION DE HELIOSTATOS EN PLANTA DE TORRE

Hoy dentro de nuestra sección de Patentes Verdes, os queremos presentar la última invención de Abengoa Solar: Método de distribución de heliostatos en planta de torre.

La invención se engloba dentro del sector de generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar mediante una planta del tipo de receptor central de torre. El objeto de la invención consiste en conseguir un óptimo rendimiento de la planta termoeléctrica mediante la distribución selectiva de los heliostatos con respecto de la torre receptora.

Una planta solar termoeléctrica es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.

Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de más de 300ºC, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se lleva a cabo por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.

ENERGIA SOLAR---HELIOSTATOS

Una planta de torre también conocida como sistema de receptor central, está compuesta por un sistema concentrador o campo de heliostatos, que capta y concentra la componente directa de la radiación solar sobre un receptor, donde se produce la conversión de la energía radiante en energía térmica, que suele instalarse en la parte superior de una torre.

El fluido de trabajo puede ser, entre otros, aire, vapor de agua, sodio fundido o sales fundidas, según la tecnología escogida. En las de vapor de agua, este mueve directamente una turbina. En los otros, el fluido transporta el calor a un generador de vapor de agua, con el que se hace funcionar una turbina que mueve al generador eléctrico.

Todos estos tipos de plantas disponen de una configuración en la que los heliostatos están distribuidos en función
del tamaño y de la distancia a la torre, siguiendo ciertas disposiciones habitualmente radiales desde la torre y conocidas como “corn field” (“campo de maíz”) y “radial staggered” (“tres bolillos”). Dichas configuraciones tienen la desventaja de que se producen sombras y bloqueos entre los heliostatos vecinos y por lo tanto se necesita eliminar alguno de ellos con el fin de minimizar este efecto. Además este tipo de configuraciones cuentan con líneas de transición o zonas vacías de heliostatos que provocan un menor aprovechamiento del terreno.

El objeto de la invención es la aplicación de la disposición que presentan las hojas, tallos y semillas de las plantas a la distribución específica de los heliostatos en el campo solar. A dicha disposición se la denomina filotaxis y es característica de cada especie de planta. Su función es que dichas hojas, tallos y semillas estén expuestos al sol con el mínimo de interferencias posibles por parte de sus compañeras maximizando la captación de luz.

Esta distribución específica permite que los heliostatos puedan ser colocados de tal forma que se minimicen las pérdidas ópticas producidas por las sombras y bloqueos entre heliostatos vecinos, atenuación atmosférica y aumento de la interceptación provocado por las grandes distancias entre los heliostatos y la torre, optimizando así el aprovechamiento de la radiación solar al poder maximizar la densidad de heliostatos en el campo solar.

La sección áurea o “proporción divina” (empleada en el clasicismo griego) resulta de la división de una cantidad lineal (magnitud de distancia, duración, etc., abstraíbles mediante la longitud de un segmento) de manera que la relación entre la longitud total y la parte más larga sea idéntica a la que se da entre la parte más larga y la más corta. Resuelta la ecuación necesaria (a/b = b/(a+b)), el valor de la sección larga (sobre un segmento de longitud 1) es de 0.618 aproximadamente (en realidad es un número irracional), y la de la más corta sobre 0.382.

Este valor coincide con el límite al que tiende la relación entre dos términos consecutivos de la serie de Fibonacci. ...seguir leyendo este artículo sobre energía »

COLECTOR SOLAR CILINDRO-PARABOLICO CON RADIACION UNIFORMIZADA

Hoy en nuestra sección de Patentes Verdes, os queremos presentar una nueva invención de Francesc Martínez-Val Piera en el campo de la energía solar, nuevo Colector solar cilindro-parabólico con radiación uniformizada.

La invención se encuadra en el campo de la energía solar térmica, particularmente la que utiliza concentración de la radiación originaria para alcanzar alta temperatura en el bien útil, que generalmente se materializa en un fluido calorífero que transporta el calor solar absorbido hasta un ciclo termodinámico. Dentro de este campo se encuadra en los colectores cilindro-parabólicos, que concentran la radiación solar en un eje focal longitudinal en el cual se ubica un tubo absorbedor, por dentro del cual circula el fluido calorífero.

El tubo absorbedor está rodeado de una cubierta, así mismo cilíndrica, de vidrio o material resistente y transparente, que sirve para mantener vacío entre ambos tubos, con objeto de reducir las pérdidas por convección, y para evitar la agresión del aire sobre la pintura o adhesivo de alta absortividad y baja emisividad que recubre el tubo absorbedor.

ENERGIA - CILINDRO-PARABOLICOS

Uno de los procedimientos que hoy día ya se instalan para conseguir altas temperaturas en un fluido calorífero, a partir de la radiación solar térmica, se basa en colectores cilindro-parabólicos que montan, en su eje focal parabólico, un tubo coaxial, o casi coaxial, con dicho eje focal del cilindro parabólico. Tal es el caso de la central solar térmica SEGS de California  y de varios montajes existentes en la Plataforma Solar de Almería, así como en centrales en construcción en España.

Actualmente existen varios Colectores Cilindro-parabólicos (CCP) comercializados, que son los usados en las plantas y plataformas que se están construyendo, y entre los cuales se pueden citar, por ser Marcas Registradas muy recientes, los CCP SKAL-Eurotrough y SENERTRHOUGH.

Un problema de estos colectores es que la radiación solar concentrada incide sobre el tubo absorbedor por sólo una parte de su superficie, que en general no llega a cubrir 180º (grados sexagesimales) de los 360º que ocupa el perímetro circunferencial del tubo. Ello hace que la energía depositada por la radiación, por unidad de superficie del tubo, presente grandes variaciones, siendo muy alta en algo menos de la mitad de la superficie, y siendo nula en la cara no iluminada por la radiación (que podríamos denominar cara en sombra).

Esta enorme asimetría azimutal en la distribución de la deposición de calor en la superficie del tubo, provoca
gradientes circunferenciales de temperatura muy elevados, incluso en el caso de tener el material del tubo buena conductividad de calor.

Para eliminar este peligro de rotura del tubo absorbedor o de su cubierta de vidrio, se han de eliminar las tensiones mecánicas inducidas por los grandes gradientes existentes en el valor de la radiación incidente sobre las dos caras del tubo, la iluminada y la que queda en sombra; lo que exige uniformizar dicho valor de la radiación incidente. Para ello se propone esta invención.

Descripción de la invención

La invención consiste en la configuración de una geometría de tratamiento de la radiación solar en la que la reflexión de los rayos solares iniciales se fracciona en dos familias de trayectorias, impactando la primera de ellas directamente sobre el tubo absorbedor, e impactando la segunda familia también sobre el tubo, pero después de una reflexión adicional, que proyecta los rayos de esta segunda familia sobre la cara opuesta del tubo, respecto de la cara donde impactó la primera familia.

Para ello la invención consiste en configurar unos colectores con perfil cilindroparabólico con dos ramas parabólicas, ...seguir leyendo este artículo sobre energía »

ABENGOA SOLAR PATENTA UN ESPECTROFOTOMETRO PARA CARACTERIZACION OPTICA AUTOMATIZADA

Queremos compartir con vosotros la última invención, en nuestra sección de “Patentes verdes“, de la empresa Abengoa Solar, líder en energía solar. Se trata de un nuevo Espectrofotómetro para caracterización óptica automatizada de tubos colectores solares y método de funcionamiento.

La invención se encuadra dentro del sector de los aparatos de medida, más concretamente, en los aparatos o instrumentos de medida de parámetros ópticos, como son coeficientes de reflexión y transmisión en superficies cilíndricas.

Las superficies a caracterizar son los tubos absorbedores que se instalan en los colectores solares, normalmente compuestos por dos tubos concéntricos: un tubo interior metálico del que interesa conocer su coeficiente de reflexión y un tubo exterior de vidrio, del que interesa conocer su coeficiente de transmisión.

Este equipo incluye todos los componentes necesarios para hacer la medida, como son el banco sobre el que se soporta el tubo permitiendo el giro del mismo y el desplazamiento del cabezal óptico de medida, el cabezal óptico que realiza las medidas de reflexión y de transmisión, el módulo que genera los haces ópticos de medida de transmisión y reflexión, el sistema electrónico de adquisición y tratamiento de datos, un ordenador externo para el control del equipo y la exportación de datos medidos y un sistema de comunicación entre el equipo y el ordenador.

ENERGIA SOLAR - Espectrofotometro

Las energías renovables por captación de energía solar térmica son de relevante importancia tecnológica y econó- mica en el sector doméstico e industrial. Entre las tecnologías destacadas se encuentran las centrales termoeléctricas solares de concentración de energía solar por espejos cilindro-parabólicos sobre tubos de captación solar.

Estos sistemas requieren un máximo de absorción de la energía solar y las menores pérdidas energéticas posibles. Con este fin, están configurados en tubos de vacío o estructuras similares que disminuyen las pérdidas por conducción y convección y poseen recubrimientos con gran poder absorbente de la energía solar y características de baja emisividad para disminuir las pérdidas energéticas por radiación térmica en el infrarrojo lejano, en los que los recubrimientos absorbentes selectivos juegan un papel esencial en el rendimiento del sistema.

Por todo ello, se hace relevante disponer de un sistema adecuado de caracterización de los tubos absorbentes que permita medir con resolución espectral sus coeficientes de transmisión y de reflexión (máxima absorción de energía y mínimas pérdidas energéticas) y que también permita asegurar la uniformidad de estos valores en todos los puntos del tubo.

La invención toma en consideración las características específicas para un diseño que reúna requisitos como automatización, precisión, rapidez en la medida, sensibilidad y rango dinámico adecuados.

El equipo realiza la medida del coeficiente de transmisión del tubo exterior de vidrio y del coeficiente de reflexión del tubo interior metálico. El equipo realiza las medidas para diferentes longitudes de onda determinadas por un monocromador que filtra espectralmente el haz de luz obtenido de una lámpara de luz blanca. Las medidas pueden realizarse automáticamente en cualquier punto del tubo.

Para automatizar el proceso de caracterizar cualquier punto del tubo, el equipo incorpora un sistema de rotación del tubo que permite el giro del mismo en al menos ±180º y un sistema de desplazamiento lineal que permite desplazar el módulo de medida a lo largo de toda la longitud del tubo y más allá de la longitud del mismo para permitir también la calibración del espectrofotómetro en base a un patrón.

Para realizar la medida de transmisión y de reflexión de forma simultánea e independiente, en el equipo se generan dos haces de luz, uno para ...seguir leyendo este artículo sobre energía »

AVANCES EN ENERGIA SOLAR

Hoy queremos compartir con todos vosotros los últimos avances en energía solar de este año 2011. Para ello, hemos recopilado los 10 avances tecnológicos más interesantes que hemos venido publicando durante estos últimos meses. Así que esperamos que te gusten.

Estos avances en energía solar del 2011 que hemos seleccionado, han sido invenciones tanto de entidades públicas, privadas, así como de particulares. Todos ellos han aportado alguna innovación a este tipo de energía renovable como es, la energía solar, para dotarla de mayor eficiencia y rendimiento.

ENERGIA SOLAR - FOTOVOLTAICA ALTA CONCENTRACION

  • AVANCES EN ENERGIA SOLAR

NUEVO COLECTOR SOLAR CILINDRO PARABOLICO

PANELES SOLARES CON DISPOSITIVO ABSORBEDOR DE CALOR

CELULA SOLAR PROTEGIDA CON TAPA DE VIDRIO

SOMBRILLA FOTOVOLTAICA

MOCHILA ENERGETICA MEDIANTE ENERGIA SOLAR

CELULA SOLAR PROTEGIDA CON TAPA DE VIDRIO

ENERGIA SOLAR PARA TRACTORES

UTOPUS, ENERGIA FOTOVOLTAICA PARA ARAR EL CAMPO

ALMACENAMIENTO ENERGIA TERMICA MEDIANTE CONDENSADOR GENERADOR DE VAPOR

RECEPTOR SOLAR DE SALES FUNDIDAS DE ABENGOA SOLAR

 

¿Tienes algún invento relacionado con la energía solar y quieres darlo a conocer? Deja tu comentario o escríbenos a eco.delaenergia@gmail.com

 

VALLADO CORTAVIENTOS PARA PARQUES TERMOSOLARES

Hoy os queremos presentar una nueva invención de Antonio Galiano Osma, cuyo objetivo es mejorar la eficiencia energética, aumentando la producción de energía solar, mediante un nuevo Vallado cortavientos para parques termosolares.

La  invención se refiere a un vallado destinado principalmente a la reducción de las cargas del viento sobre los elementos que componen las centrales termosolares, en especial los colectores, aunque no en exclusiva, ya que además, también es aplicable a cualquier otro tipo de instalación donde se intente proteger grandes áreas de superficie frente a dichos efectos.

ENERGIA SOLAR - VALLADO CORTA VIENTOS

Como sabemos, una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.

Las cargas del viento afectan notablemente a los elementos de la instalación, especialmente a los colectores, pudiendo producirse diversas averías, por ello es necesario el vallado cortavientos para la reducción de dichas cargas y para mantener las altas temperaturas en este tipo de instalaciones, la acción del viento sobre éstas perjudica de manera importante los resultados.

La invención propuesta pretende aportar una solución económica, ecológica, práctica, sencilla y de fácil utilización, cuyo efecto sería una protección apropiada en las instalaciones de la acción del viento, logrando así una mejora considerable en su funcionamiento y mantenimiento, sin que esto tenga ningún efecto negativo en la central termoeléctrica termosolar, ni económico, ni sanitario, ni de ningún otro tipo.

  • Ventajas del vallado cortavientos para parques termosolares

- Se aporta un vallado más resistente, compuesto por al menos tres mallas, que disminuyen considerablemente los inconvenientes producidos por acción del viento.

- Los tensores horizontales aportan rigidez al conjunto.

- Su fabricación e instalación carecen de excesiva complejidad, lo que reduce los costes.

- Se minoriza el peso del vallado, lo que facilita el transporte e instalación del mismo.

- Al contar con elementos sencillos se logra un producto final de costes reducidos.

- No presenta complicaciones en su fabricación.

FUENTE | OEPM

ALMACENAMIENTO ENERGIA TERMICA MEDIANTE CONDENSADOR GENERADOR DE VAPOR

Dentro de las energías renovables, uno de los mayores retos hoy en día, es el almacenamiento de este tipo de energías limpias. En ese contexto, la Universidad Politécnica de Madrid, se ha centrado en la energía térmica y nos ha presentado la siguiente invención: Almacenamiento de energía térmica mediante condensador-generador de vapor reversible.

La invención se encuadra en el campo de la Ingeniería térmica, y más concretamente en las instalaciones en las que se genera un vapor de alta entalpía por cualquier medio, y dicho vapor no puede usarse en su totalidad en un momento dado, por lo que se ha de aliviar a la atmósfera, si no se puede almacenar. Un importante caso de este tipo es el de las centrales termosolares, tanto si están destinadas para generación de electricidad como a usos térmicos directos, típicamente de tipo industrial.

ENERGIA-SOLAR - ALMACENAMIENTO

Hay varios ámbitos industriales, donde se dispone de una fuente de calor que no es totalmente regulable o gestionable por el operador de la planta, como es el caso, muy señalado dentro de las energías renovables, de las instalaciones termosolares de alta temperatura, especialmente si están destinadas a la generación de electricidad.

El problema que específicamente se quiere resolver es el del almacenamiento de energía térmica a partir de vapor (fundamentalmente, vapor de agua), y la ruta térmica que se va a proponer pasa por la condensación del vapor a alta presión, por transferencia térmica a un fluido secundario que va a adquirir a la salida del condensador una temperatura no muy lejana de la de condensación del agua, que ocurre en el lado primario del condensador.

Eso significa que habrá en realidad dos áreas técnicas a considerar: la del almacenamiento térmico en sí, en particular el que se produce con cambio de fase, y la de los condensadores de vapor.

  • Descripción de la invención

La invención consiste en estructurar una planta de generación de vapor, para el uso que sea, con inclusión de un sistema central de almacenamiento térmico que comprende:

- Un tambor de separación del vapor saturado, con tres posibles alternativas de salida, que corresponden a: la recirculación del líquido, al conducto de vapor hacia su aplicación o finalidad, y al conducto de vapor hacia un intercambiador específico, de flujo reversible. ...seguir leyendo este artículo sobre energía »

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