Energia solar

Energia solar

1. Introducción

   • Es la energía procedente del Sol debida a reacciones termonucleares de fusión,
     • Tipos
       • La fusión nuclear: consiste en la unión de dos núcleos atómicos a elevadas temperaturas para dar lugar a otro más pesado,
       • Las ondas electromagnéticas: son una manera de transmisión de energía en forma de ondas por el vacío o cualquier medio material.
       • Dispersión:su densidad apenas alcanza 1000 W/m2 , lo que hace necesarias grandes superficies de captación o sistemas de concentración de los rayos solares.
       • Intermitencia: hace necesario el uso de sistemas de almacenamiento de la energía captada
       • Sistemas de captación
         • Pasivos: no necesitan ningún dispositivo para captar la energía solar, el aprovechamiento se logra aplicando distintos elementos arquitectónicos.
           • Utilización pasiva de la energía solar
             • Acristalamiento: capta la energía solar y retiene el calor igual que
             • Masa térmica: constituida por los elementos estructurales del edificio o por algún material acumulador específico
             • Cuando estamos en un clima frío, es conveniente aprovechar al máximo la radiación solar,se aprovecha el efecto invernadero
             • Cuando, por el contrario, el clima es cálido, los muros deben ser más anchos, el tejado y la fachada deben ser claros para reflejar la luz solar.
         • Activos: captan la radiación solar por medio de un elemento de determinadas características, llamado "colector".

2. Utilización activa de la energía solar

   • Conversión térmica:Se basa en la absorción del calor del Sol. Si el cuerpo es negro, la absorción es máxima y el cuerpo se calienta... y si es blanco refleja las radiaciones y el cuerpo no experimenta variación de temperatura.
     • Tipos
       • Conversión térmica de baja temperatura : Se utilizan colectores, que absorben el calor del Sol y lo transmiten a un fluido
         • distinguiéndose los siguientes subsistemas:
           • Subsistema colector: Capta la energía solar y está formado por los colectores llamados también "placas solares", "captadores" o "paneles”.
           • Subsistema de almacenamiento: Depósitos que almacenan el agua caliente procedente de los paneles
           • Subsistema de distribución: Instalación de tuberías y accesorios que permite transportar el agua caliente
       • Conversión térmica a media y alta temperatura:En este caso, usamos la radiación solar para la obtención de energía eléctrica, a partir del calentamiento previo de un fluido.
         • centrales solares termoeléctricas, disponen de:
           • 1. Un sistema de captación de la radiación so 2. Un sistema por el que circula el fluido caloportador 3. Un sistema de producción de energía eléctrica.

3. Tipos de centrales termosolares

   • De disco parabólico con motor Stirling
     • En este tipo de centrales se usan una serie de concentradores solares, que en su foco tienen situado un motor Stirling. Este tipo de motores funciona por medio de calor en lugar de usar combustibles,El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura aproximada de unos 750o C.
   • De torre central con generación directa de vapor
     • Se utiliza una torre que puede tener entre 100-200 m de altura en la que se concentra toda la radiación captada por un sistema de espejos planos denominados helióstatos.El funcionamiento es el siguiente: el calor captado en el absorbedor es cedido a un fluido portador circulando en circuito cerrado que se convierte en vapor a alta presión. Este vapor alimenta a una turbina que actúa sobre un alternador produciendo energía eléctrica.
   • De torre central con sistema de acumulación de calor
     • Este tipo de centrales es similar al anterior, pero con la variación de que el fluido caloportador que circula por la torre central es una mezcla de sales fundidas de nitrato potásico y sódico que tiene un punto de fusión que ronda los 2200 C. La temperatura del fluido alcanza los 5600 C.
   • De espejos Fresnel
     • En este caso, se utilizan espejos planos, situados en una distribución determinada denominada disposición Fresnel, de manera que concentran la radiación en una línea focal a través de la cual circula un fluido caloportador. Este fluido puede ser de varios tipos, en el caso de las centrales construidas en España se utiliza agua.A la entrada del sistema tenemos agua líquida y a la salida (600-900m después), podemos tener agua, vapor o una combinación de agua y vapor que es lo más común.
   • De concentradores cilindro-parabólicos
     • Este colector consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación recibida sobre un tubo de vidrio dispuesto en la línea focal.El calor así generado, se puede llevar hasta un sistema de almacenamiento térmico.

4. Conversión fotovoltaica

   • producción de una corriente eléctrica en un material semiconductor como consecuencia de la absorción de radiación luminosa.
     • La producción de una corriente eléctrica en un material semiconductor como consecuencia de la absorción de radiación luminosa.
   • Aplicaciones
     • Aplicaciones remotas: lugares donde sólo se prevé un pequeño consumo de electricidad
     • Usos rurales: instalaciones aisladas de la red general que no suelen requerir acumulación
     • Autogeneración:utilizando la energía solar como base y la de la red como complemento
     • Grandes centrales: generación masiva de electricidad, sólo posible en condiciones favorables de evolución de la tecnología fotovoltaica,
   • Ventajas e inconvenientes
     • Ventajas
       • Energía limpia
       • Fuente inagotable y gratuita de energía.
       • Compensan desigualdades
     • Inconvenientes
       • una gran superficie de suelo.
       • La radiación solar no es uniforme,
       • El coste de las instalaciones es alto
       • y mantener los paneles fotovoltaicos es contaminante.
       • Las instalaciones modifican el entorno

5. Expresiones matemáticas

   • Q = K · S · t
   • Q = Ce m ΔT
   • η = E salida / E entrada
   • η = P salida / P entrada
   • Pinc = ρrad ·S

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