La energía solar es renovable, limpia y segura, pero para aprovecharla al máximo es necesaria la instalación de una central solar. En este artículo veremos ¿qué es una central solar?, cómo funciona y algunos ejemplos. Comencemos.
Qué es una central solar
Las centrales solares, también conocidas por el nombre de central termosolar, son instalaciones industriales que funcionan a partir de la radiación solar que calienta un fluido, que se usa en un ciclo termodinámico convencional.
Este proceso de radiación solar convertida en energía eléctrica, puede realizarse mediante la utilización de un proceso fototérmico o un proceso fotovoltaico.
Proceso fototérmico
En las industrias de centrales solares que se caracterizan por utilizar este proceso fototérmico, el calor producido por la radiación solar que calienta el fluido y produce vapor, es llevado a una turbina para así dar como resultado final la energía eléctrica.
El proceso de captación y concentración de radiación solar se efectúa en unos dispositivos llamados heliostatos que actúan en modo automático para seguir la variación y orientación del sol respecto a la tierra.
En cuanto a las centrales solares de tipo térmico existen diversos tipos, los más comunes de estos son las de estilo torre, que tienen un gran número de heliostatos que reflejan luz solar hacia un depósito que tiene líquido.
Proceso fotovoltaico
Ahora bien, las industrias de centrales solares que utilizan el proceso fotovoltaico, hacen que la radiación solar esté sobre la superficie de un cristal semiconductor que tiene por nombre célula solar, produce en forma directa una corriente eléctrica por efecto fotovoltaico.
Estas centrales solares que usan el proceso fotovoltaico están siendo instaladas en países donde el transporte de energía eléctrica es realizado a mucha distancia, su empleo es básicamente para iluminación y aplicaciones de uso doméstico.
Cómo funciona una central solar
El funcionamiento de una central solar principalmente se basa en el aprovechamiento térmico de la energía solar, esta se almacena y se transfiere en un medio portador de calor, que generalmente es agua.
El almacenamiento térmico es una ventaja de la tecnología CPS. La tecnología más utilizada para almacenar esta energía son las sales infundidas, como nitratos, de almacenamiento térmico.
Estas sales tienen una composición variada. Las más utilizadas aquí son la mezcla de nitrato de sodio, nitrato de potasio, y además se ha incorporado últimamente la mezcla del nitrato de calcio.
Es necesario que se concentre la radiación solar, esto es así para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas que por lo general van desde 300 grados centígrados hasta 1000 grados centígrados.
Con esta temperatura se puede tener un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, este ciclo termodinámico no tendría un buen rendimiento si las temperaturas fuesen más bajas.
Los rayos solares se captan por medio de espejos con orientación automática que van apuntando a una torre central donde se calienta el fluido o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica.
La superficie reflectante y el dispositivo de orientación que contiene lleva por nombre heliostato.
Los fluidos y ciclos termodinámicos escogidos en las configuraciones experimentales que se han ensayado y los motores que implican son variados.
Estos van desde el ciclo Rankine hasta el ciclo Brayton.
El ciclo Rankine se dan en las centrales nucleares térmicas de carbón y el ciclo Brayton en las centrales de gas natural.
También estas configuraciones experimentales pasan por muchas otras variedades, como lo es por ejemplo el motor de Stirling.
Central de heliostatos
La central de heliostatos es un tipo de horno solar que utiliza una luz solar bastante concentrada.
Para lograr esa luz concentrada usa a su vez un conjunto de espejos planos móviles que se llaman heliostatos, estos enfocan los rayos del sol sobre una torre recolectora.
Inicialmente se utilizaban estos rayos enfocados solo para calentar agua y usar el vapor para impulsar una turbina.
Diseños más modernos utilizan sodio líquido, y también se encuentran ahora operación en sistemas que utilizan para los fluidos de trabajos sales fundidas, estas son 40% de nitrato de potasio y 60% de nitrato de sodio.
Los fluidos que se utilizan en este medio, tienen una alta capacidad de calor y pueden ser usados para almacenar energía, antes que se lleve a cabo para hervir agua que producirá vapor. Como vimos, este vapor impulsa las turbinas.
Ejemplos de centrales solares
En varios países del mundo se han instalado centrales solares con el objetivo de llevar energía a comunidades alejadas.
Pero no solo eso, también buscan una alternativa segura e inagotable para la energía eléctrica y hasta para contribuir con el cuidado del ambiente. Por mencionarte solo unos cuantos ejemplos de centrales solares tenemos las siguientes:
Central solar de Ivanpah
Ubicada en Estados Unidos. Fue completada en 2013 con una capacidad instalada (en MW) de 392 (U/C). Genera como producción anual 420 GWh.
Proyecto de energía solar Crescent Dunes
Otra central solar ubicada en Estados Unidos. Fue completada en 2013, su capacidad instalada (MW) es de 110 (U/C) y genera como producción anual (GWh) 500.
Central solar de torre central PS20
Esta central solar se encuentra ubicada en España desde el año el 2009 cuando fue completada su instalación.
Su capacidad instalada es de 20 MW y genera como producción anual 44 GWh.
Gemasolar2
También se encuentra en España. Fue completada en 2011, su capacidad instalada es de 17 MW y genera anualmente 100 GWh.
Central solar de torre central PS10
Otra central solar española completada en el año 2006. Su capacidad instalada es de 11 MW, genera como producción anual 24 GWh.
Torre Sierra Sun
Se encuentra en Estados Unidos, fue completada en 2009.
Torre solar Jülich
Ubicada en Alemania, fue completada en el año 2008