Espejos Ardientes de
Aquimides
Salomon de Caus
Ehrenfried Walther
von Tschirnhaus
John Ericsson
Agustín Mouchot
Horno Solar de
Odeillo
Planta Solar; Solar
Two
 La
radiación promedio anual sobre la
superficie de la tierra varía de 2000 a 2500
kwh/m2 en las zonas de alta insolación, y
entre 1000 y 1500 kwh/m2 anuales en
lugares localizados en latitudes altas.
 La duración de la insolación y la intensidad
de la radiación dependen localmente de la
estación del año, de las condiciones del
tiempo y de la situación geográfica.
 El
suministro de energía anual media
proporcionado por el Sol sobre cada metro
cuadrado equivale al contenido energético
de 100 litros de petróleo en las latitudes
medias y hasta 230 litros de petróleo en las
zonas desérticas.
Central
térmica
solar
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.
la principal característica que
distingue a tecnología termosolar
de otras convencionales de
producción de electricidad. Debido
a las grandes extensiones de
superficie reflectante necesaria, una
parte importante de los costes de
una planta están ligados a los
helióstatos, o los colectores cilindro
parabólicos en su caso
Es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan
alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y
obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo
termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más
bajas
Las centrales termosolares
Se pueden dividir en plantas de
concentracion en un punto y en una
linea
sistemas disco Stirling.
son pequeños equipos de
generación de energía que
convierten la energía térmica de la
radiación solar en energía mecánica
y luego en energía
eléctrica,
Concentrador solar
parabólico.
El receptor es el enlace entre el
concentrador y el motor Stirling. Tiene dos
tareas
fundamentales:
-Absorber la radiación solar reflejada por el
concentrador.
- Transmitir esta energía absorbida al motor
Stirling en forma de calor con las mínimas
pérdidas.
Receptor de tubos iluminados directamen
Los receptores directamente iluminados
permiten una adaptación directa del
calentador de los
motores Stirling convencionales. En estos
receptores el absorbedor está formado
con un haz
de tubos por donde circula el fluido de
trabajo del motor (helio o hidrógeno)
altamente
presurizado
Receptores de reflujo
Este tipo de receptores emplea un fluido
intermedio para la transmisión del calor,
(normalmente sodio), mediante su
evaporación en la superficie del absorbedor
Y donde circula el fluido de trabajo
Inventado por Robert stirling
Pueden generar de 1 a 2 kw
Las centrales 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
Actualidad
Centrales de torre
Sevilla.-está conectada a la red eléctrica
y produciendo desde el 28 de febrero de
2007
El receptor es de vapor saturado, la
potencia es de 11 MW (624 helióstatos y
torre de 114 metros de altura
2009 (con 1255 helióstatos y torre de 150
metros y receptor de vapor saturado) con
una potencia de 20 MW
Central termosolar en mexico
Agua Prieta II es la primera planta en su
tipo que entra en el mercado de la
electricidad en México y América Latina
12MW Agua Prieta II
La central solar formará parte de un
proyecto híbrido termosolar que también
incluirá una planta de ciclo combinado de
400MW
Las centrales de
cilindros parabólicos
 En
lugar de heliostatos, se emplean espejos de
forma cilindro parabólica. Por el foco de la
parábola pasa una tubería que recibe los rayos
concentrados del Sol, donde se calienta el fluido,
normalmente un aceite térmico. Una vez calentado
el fluido, el proceso es el mismo que el de las
centrales de torre. Actualmente el fluido alcanza
temperaturas próximas a 400 °C

La tecnología cilindro-parabólica es una
tecnología limpia, madura y con un extenso
historial que demuestra estar preparada para
la instalación a gran escala. Esta tecnología
lleva siendo instalada a nivel comercial desde
los años 80 con un excepcional
comportamiento. Desde entonces, ha
experimentado importantes mejoras a nivel de
costos y rendimientos. Actualmente hay más
de 800 MW en operación, más de 2000 MW en
construcción y alrededor de 6 GWs en
promoción a nivel mundial en paises como
España (el principal motor de la tecnología
termosolar), Estados Unidos, Marruecos,
Argelia, Egipto, Australia, Surdáfrica, India,
México y Chile.
 La
tecnología cilindro-parabólica basa su
funcionamiento en el seguimiento del movimeitno
solar para que los rayos incidan perpendicularmente
a la superficie de captación, y en la concentración
de estos rayos solares incidentes en unos tubos
receptores de alta eficiencia térmica localizados en
la linea focal de los cilindros. En estos tubos, un
fluido transmisor de calor, normalmente un fluido
orgánico sintético (HTF) es calentado hasta unos
400 ºC. Este fluido caliente de dirige a una serie de
intercambiadores de calor para producir vapor
sobrecalentado. La energía presente en este vapor
se convierte en energía eléctrica utilizando una
turbina de vapor convencional y un generador
acoplado a ella

El reflector cilindro-parabólico: La misión
del receptor cilindro parabólico es reflejar y
concentrar sobre el tubo absorbedor la
radiación solar directa que incide sobre la
superficie. La superficie especular se
consigue a través de películas de plata o
aluminio depositadas sobre un soporte de
vidrio que le da la suficiente rigidez.
El tubo absorbedor consta de dos tubos concéntricos
separados por una capa de vacío. El interior, por el
que circula el fluido que se calienta es metálico y el
exterior de cristal. El fluido de trabajo que circula
por el tubo interior es diferente según la
tecnología. Para bajas temperaturas (< 200 ºC) se
suele utilizar agua desmineralizada con EtilenoGlicol mientras que para mayores temperaturas
(200º C < T < 400 º C) se utiliza aceite sintético. Las
últimas tecnologías permiten la generación directa
de vapor sometiendo a alta presión a los tubos y la
utilización de sales como fluido caloportante.
El sistema de seguimiento del sol: El sistema
seguidor más común consiste en un
dispositivo que gira los reflectores cilindroparabólicos del colector alrededor de un eje.
La estructura metálica: La misión de la
estructura del colector es la de da rigidez al
conjunto de elementos que lo componen.
 La
tecnología de colectores cilindroparabólicos puede incorporar
almacenamiento para poder producir
electricidad en horas de oscuridad, la más
extendida es el almacenamiento con sales.
Esta tecnología se basa en la utilización de
dos tanques de sales para almacenar el calor.
 1)
Durante el ciclo de carga, las sales intercambian
calor con el fluido procedente del campo solar y se
almacenan en el tanque caliente.
 2) Durante el ciclo de descarga, el sistema
simplemente opera en sentido contrario al
anteriormente expuesto, calentando el fluido
caloportador que generará vapor para mover la
turbina que producirá finalmente la electricidad.
 SEGS
(Solar Electric Generating System) de
California,en el desierto de Mojave, que en
la actualidad producen más del 90 % de la
energía solar termoeléctrica mundial.
 SEGS I y II se encuentran en Dagget.
 SEGS III a VII están en Kramer Junction.
 SEGS VIII y IX están en Harper Lake.
 Estaba previsto construir tres más, SEGS X, XI
y XII, pero el proyecto se suspendió.
 La
central de Andasol, de 50 MW [2] cada
una.
 En Australia se está estudiando también la
instalación de una de estas torres de 1 km de
altura, campo colector de 5 km de diámetro
y que generaría 200 MW .
 En Boulder City, cerca de Las Vegas, Nevada,
está prevista una de 64 MW.

Una de las nuevas formas de aprovechamiento
térmico de la energía solar es el concentrador
lineal tipo Fresnel que se destaca por la sencillez
de su construcción y por su bajo costo. La
tecnología fresnel utiliza reflectores planos,
simulando un espejo curvo por variación del
ángulo ajustable de cada fila individual de
espejos, en relación con el absorbedor. Los
reflectores se construyen con espejos de vidrio
normales y por lo tanto su materia prima es muy
barata. La forma curvada de los espejos cilindro
parabólicos hace que sean un 15% más eficientes
que los espejos Fresnel, pero el ahorro de costes
de construcción es tan importante que esa
disminución de rendimiento se ven
suficientemente compensada.
1) El clima. La viabilidad económica de un
proyecto termosolar depende de forma directa
de los valores de irradiación solar directa que se
registran anualmente en la zona considerada
para la implantación, por lo que normalmente
este tipo de centrales se instalan en zonas
calidas y muy soleadas.
 2) La orografía. Una superficie plana facilita las
labores de diseño y construcción del campo
solar, ya que se evitan las sombras que pudiese
provocar un terreno ondulado.
 3) Disponibilidad de agua.
 4) Disponibilidad de conexión eléctrica a la red

 Son
artefactos que permiten cocinar alimentos
usando el sol como fuente de energía. Se dividen en
dos familias:

De Concentración:

Horno o Caja:
 La
primera estufa solar fue inventada en
1767 por Horace de Saussure.
 La
verdadera pionera de las cocinas tipo
horno fue la Dra. Maria Telkesi,entre 1950 a
1970.
 El
funcionamiento de la cocina solar tipo caja) se
basa en principios físicos.
 Efecto invernadero

Reflectores

Conducción.

Radiación.

Convección.

Almacenaje De Calor.

Volumen De La Caja.

De Los Colores.
 Estructura
 Aislante
Térmico
 Ventana
 Reflectores
 Recipiente
 Agua
Natural
 Pastas
 Arroz
 Papas
 Lentejas
 Pizza
 Envasado
Calentadores solares
De toda la energía que se genera en el proceso de fusión
nuclear que tiene lugar en el interior del Sol, nuestro
planeta recibe menos de una milmillonésima parte. La
cual resulta, en proporción con el tamaño de la Tierra,
una cantidad enorme.
 La radiación solar que llega a la superficie terrestre se
puede transformar en electricidad o calor. Puede ser
utilizada directamente como calor o para producir vapor
(solar térmica) y para generar electricidad (solar
eléctrica).
 De esta forma, en un año, la Tierra recibe del sol la
energía que podría producir 60 millones de toneladas de
petróleo. De acuerdo con la Asociación Nacional de
Energía Solar AC, si se lograra convertir el 1% de esta
energía en electricidad se podría producir lo
equivalente a la electricidad utilizada en todo México
en 1996.

Una de las formas mas sencillas de aprovechar la energía
solar es utilizando los calentadores solares de agua, los
cuales son eficientes y fáciles de usar. Los calentadores
solares son sistemas foto térmicos en los que se puede
canalizar la energía irradiada por el sol hacia nuestros
hogares, usándola para calentar agua para uso
doméstico, para calentar agua en deportivos y albercas,
para el secado de granos e incluso para mover turbinas
que generan electricidad.
 El calentamiento de agua por calentadores solares es
muy común en países como Alemania, Israel, Grecia,
España, Portugal, Japón y Estados Unidos. Regiones cuya
ubicación con respecto al sol es menos favorable que la
de México. A pesar de ello, en nuestro país este recurso
es poco aprovechado. Por ejemplo, en Austria por cada
1000 habitantes existen 240 metros cuadrados de
calentadores solares, en tanto que en México la cifra
corresponde a 0.33 metros cuadrados por cada 1000
habitantes.

 Un
calentador solar es un aparato que utiliza el
calor del sol para calentar alguna sustancia, como
puede ser agua, aceite, salmuera, glicol o incluso
aire. Su uso más común es para calentar agua para
uso en albercas o servicios sanitarios (duchas,
lavado de ropa o trastes etc.) tanto en ambientes
domésticos como hoteles. Son sencillos y
resistentes, pueden tener una vida útil de hasta 20
años sin mayor mantenimiento.
En muchos climas un calentador solar puede disminuir
el consumo energético utilizado para calentar agua. Tal
disminución puede llegar a ser de hasta 50%-75% o
inclusive 100% si se sustituye completamente,
eliminando el consumo de gas o electricidad. Aunque en
muchos países, por lo general en vías de desarrollo con
climas muy propicios para el uso de estos sistemas, no
los utilizan debido al costo inicial que se debe de cubrir
para calentar la primera gota de agua.
 La eficiencia para captar la energía solar es muy
elevada en los calentadores solares. Dependiendo de la
tecnología y materiales implementados, puede llegar a
tener eficiencias de 70% u 80%. No debemos
confundirnos con el panel fotovoltaico, el cual no se
utiliza para calentar substancias, sino para generar
electricidad a partir de la luz.

 Plano
 Tubos
al vacío



Los colectores solares domésticos tienen un funcionamiento en
realidad muy sencillo. La luz solar se convierte en calor al tocar
la placa térmica colectora, la cual puede ser metálica (fierro,
cobre, aluminio, etc.) o de plástico. Esta debe ser obscura para
lograr la mayor recolección de calor, por debajo de la misma se
encuentran los cabezales de alimentación y circulación de agua,
por donde el liquido “entra frió y sale caliente” del colector solar
plano.
El agua circula dentro del sistema, mediante el mecanismo de
termosifón, el cual se origina por la diferencia de temperatura
que se genera en el agua debido al calentamiento proporcionado
por el sol. Esto significa que, el agua caliente es más ligera que
la fría y, en consecuencia, tiende a subir. Esto es lo que sucede
entre el colector solar plano y el termotanque, con lo cual se
establece una circulación natural, sin necesidad de ningún equipo
de bombeo.
Para que el agua se mantenga caliente y lista para usarse en el
momento requerido, esta se almacena en el termotanque, el cual
está forrado con un aislante térmico para evitar la perdida de
calor.
 El
tipo y tamaño del sistema: Un tanque
lleno de agua, con capacidad 150 Litros, con
los rayos solares directos nos eleva la
temperatura de agua 8ºC a 10ºC por hora.
 La cantidad correcta de sistemas en
proporción al volumen de agua por calentar
 La cantidad de sol disponible en el lugar
 La orientación correcta de los sistemas:
(hacia el sur en el hemisferio norte - el techo
del edificio es el mejor lugar).
 Instalación profesional.


















(Fórmulas y datos extraído del libro “Energía solar” de Quadri Néstor)
Para calcular la superficie de paneles solares a colocar en una vivienda se debe utilizar la siguiente
fórmula:
S=Cd(ts -te)/(lt *n)
Dónde:
Cd: caudal diario de agua a calentar (l/día)
ts: temperatura de salida del agua del tanque (ºC)
te: temperatura de entrada del agua de la red al tanque (ºC)
It: surge de la radiación proyectada, por el sol por metro cuadrado, sobre la superficie inclinada del
colector, en función de las horas de asoleamiento y la latitud correspondiente.
n: es el rendimiento del colector que es igual a
n=[((te+ts)/2)-ta] /i
te : temperatura del agua de entrada (ºC)
ts: temperatura del agua de salida (ºC)
ta: temperatura del aire exterior
i: intensidad de radiación solar promedio sobre el área del colector (watt/metro cuadrado)
Para resolver el cálculo de la superficie de colectores necesarios se debe tener en cuenta que:
una persona normal consume 50 litros de agua caliente diarios, la temperatura a la cual se desea
llegar es normalmente 50 ºC (mejor punto de equilibrio entre temperatura y rendimiento), la
temperatura del agua de entrada oscila entre 10 ºC y 15 ºC
Para los cálculos prácticos el valor de n suele estimarse entre 0,5 ºC m²/W o 1 ºC m²/W
Es conveniente agregar siempre un 20% más de superficie de colector para igualar las pérdidas de
calor que se producen en el acumulador y el circuito que transporta el agua.
Existen de dos tipos:
 Gravedad o
sencillos
 Presión
Basado en el principio de termosifón.
 No soporta mas de 8 lbs. De presión.
 El tubo doble es utiliza porque al momento de
que el rayo penetre en el tubo el calor no salga y
se pierda. El tubo interior esta pintado según sea
el caso del tipo de absorbedor:
Pintura selectiva es el mas eficiente y el mas
costoso
Cromo negro muy contaminante y menos costoso
Laca negra es el mas económico pero igual
contaminante y menos eficiente

 Requiere
de un tanque mas robusto.
 Soporta hasta 90 lbs.
 Son equipos mas costosos puesto que
requieren de mas equipo como reguladores
de presion y bomba.
 El tubo de vacio ahora no maneja el fluido si
no que en su interior tiene un delgado tubo
de cobre que contiene acetona mas
comúnmente la cual transmite el calor al
tanque donde se calienta el agua.
 La
cualidad de los sistemas de tubos de vacio
contra los colectores solares es que tiene la
capacidad de captar mayor numero de rayos.
 Los colectores solares dependen de que los
rayos lleguen perpendicularmente a la placa
y con los tubos de vacio mas cantidad de
rayos llegan perpendiculares solo por la
forma que tienen.
Dependen de:
 Tipo de absorbedor
 Tipo de vidrio
 Temperatura exterior
 Angulo de penetración de los rayos
 Aislamientos
 Agua
caliente para hogares, hoteles,
restaurantes, calentamiento de agua para
piscinas, procesos industriales, procesos
químicos, industria alimenticia, entre otras.
No olvidemos que el sol es una fuente de
energía inagotable, siempre está ahí a
nuestro alcance, no tenemos que pagar por
ella.
Medioambientales
Económicos
Sociales
 Es limpia y respetuosa con el
Medio Ambiente (cada Kw generado
evita la emisión de un kilo de CO2).
Ayuda en la lucha contra el cambio climático y
efecto invernadero. Es inagotable (al menos en
los próximos 6.000 millones de años)
No disminuye la calidad de aire y suelos.
No contamina acústicamente: las placas solares
son silenciosas y de amplia vida útil (entre 20 y
30 años).

Ahorro económico en la factura de electricidad.

Flexibilidad en el suministro.

Aumento de las inversiones económicas y del empleo.

Fomenta el desarrollo de la Investigación, el
Desarrollo y la Innovación mediante mejoras en los
sistemas actuales, desarrollo de nuevos modelos, etc.
.

Su implantación ofrece importantes deducciones
fiscales.
•
Importante fuente generadora
de empleo: por cada 600.000
euros invertidos se crean entre 4 y 6
empleos.
•
Fomenta el desarrollo rural en zonas
poco favorecidas, lo que permite crear
pequeñas empresas.
•
Mejora en la calidad de vida.
El nivel de radiación fluctúa de una
zona a otra y de una estación del año a otra.
Para colectar energía solar a gran escala se
necesita una gran extensión de terreno.
Requiere una gran inversión inicial.
Se debe complementar este método de
convertir energía con otros.
Se requiere usar baterias.
Los lugares donde hay mayor radiación, son
lugares desérticos y alejados (energía que no
se aprovechara para desarrollar actividad
agrícola o industrial, etc.).
Generan baja tensión
y poca corriente
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ENERGIA SOLAR TERMICA