Energía solar térmica

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.

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 »

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.

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 »

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.

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 »