El blog de las Energías Renovables

Artículos de la categoría ‘Energía Solar Térmica’

Si una persona contase a otra que existe una ciudad en la que prácticamente toda la energía utilizada es renovable, esta pensaría que el sueño de todo ecologista se ha hecho realidad. Pues bien, aunque no el 100% de la energía, sí que existen ciudades que están muy cerca de ese sueño. Por ejemplo la ciudad de Rizhao, que en chino significa Ciudad del Amanecer, es una ciudad china de casi tres millones de habitantes, que cuenta con más de medio millón de metros cuadrados de paneles solares en los tejados y muros de sus edificaciones, con lo que consiguen que el 99% de los vecinos del centro de la ciudad caliente el agua de consumo doméstico con energía solar térmica.

Pero la historia no acaba aquí, ya que aparte de los colectores solares para calentar agua, también se aprovecha dicha energía del sol mediante paneles fotovoltaicos para el funcionamiento de los semáforos y la iluminación de calles y parques.

En los distritos periféricos, el 30% de los hogares usan esta energía renovable para los calentadores de agua y más de 6.000 familias utilizan cocinas solares. Además, los agricultores cercanos ahorran recursos con los 60.000 invernaderos que son calentados por paneles solares.

La pregunta es ¿cómo una ciudad del norte de China con rentas per capita menores que las de otras ciudades de la región puede conseguir por sus propios medios un desarrollo tan exitoso de la energía solar?. La respuesta es muy simple, gracias a un compromiso político fuerte por parte de los líderes de la ciudad.

Dicho compromiso fue plasmado mediante varias actuaciones dentro de la ciudad y la región en general: unas fuertes políticas locales de incentivos al uso de la energía solar, un gran apoyo a la investigación y creación de empresas locales de paneles solares, lo cual también influyó en los empleos generados en la zona.

En el 2001 se comenzó a promover ciertas normas en la regulación urbana para incentivar el desarrollo y aplicación de esta energía renovable, además, en vez de subvencionar la instalación domiciliaria, se buscó apoyar a empresas locales en el desarrollo e investigación para aumentar la eficiencia de las tecnologías energéticas de bajo costo, como las células fotovoltaicas, y hacerlas disponibles en el mercado local a un precio unitario asequible.

A parte de todo esto, ha habido una gran labor de  sensibilización y promoción social por parte del Ayuntamiento de Rizhao, llegando a adoptar legalmente medidas para el uso de paneles solares en los edificios nuevos. El fenómeno caló tanto que algunas instituciones públicas e incluso empresas ofrecieron la instalación gratuita a sus empleados. Un ejemplo muy claro de que el cambio de cultura y mentalidad ciudadana hacia las energías renovables se puede producir.

Rizhao está entre los 10 primeros puestos del ranking de ciudades con mejor calidad del aire en China, convirtiéndose en una de las urbes modelo en materia ambiental en el país.

Un ejemplo sin duda alguna, de lo que el hombre es capaz de hacer cuando se lo propone, de que las energías limpias sí que son una alternativa a otras fuentes, y de que el apoyo político es esencial para la implantación de estas tecnologías.

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La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, a través de la Agencia Andaluza de la Energía, está llevando a cabo el proyecto de  una nueva planta termosolar en Sevilla con tecnología única en Europa, para esto, ha incentivado dicha instalación con más de 2 millones. La producción eléctrica se realizará con tecnología de torre con receptor cilíndrico y helióstatos pero añadiéndole algunas nuevas tecnologías.

Comienza así la construcción de la primera planta comercial en el mundo con tecnología de torre central y helióstatos con sistema de almacenamiento en sales fundidas. Esta nueva instalación, denominada Gemasolar, es el proyecto bandera de la empresa Torresol Energy, perteneciente a SENER Grupo de Ingeniería.

La planta que se ubicará en el municipio sevillano de Fuentes de Andalucía, ocupa 185 hectáreas, lo que equivalente a unos 260 campos de fútbol, está previsto que cuente con una potencia eléctrica de unos 17 MW, además de la aportación energética, con la construcción de la planta se generarán 400 nuevos empleos.

Además, generará anualmente 110 GWh de energía eléctrica, es decir, 110.000.000 de kWh/año, suficientes para abastecer a más de 16.000 hogares andaluces. Además, evitará la emisión de más de 40.000 toneladas anuales de CO2, el equivalente a retirar de la circulación 16.300 vehículos. La energía generada inyecta a la red, mediante una línea de alta tensión de 66 kV, en la subestación de Villanueva del Rey, para su distribución en Andalucía principalmente.

Esta instalación utilizará la tecnología de helióstatos y torre (ya utilizada en otros proyectos en Andalucía), pero con unas innovaciones tecnológicas y particularidades que la hacen única.

El receptor es cilíndrico, y se ubicará en la parte alta de una torre rodeada por 2.600 helióstatos, que seguirán la posición del sol en todo momento y orientarán el rayo reflejado hacia el foco receptor.

Además, otra novedad, es que el fluido que circula por el receptor son las propias sales fundidas, que captan la energía solar como energía térmica, y posteriormente se almacenan en tanques de sales fundidas.

Gemasolar dispone de un almacenamiento en calor de alta temperatura que permite extender eficientemente el periodo de funcionamiento normal de estas plantas. Las sales, constituidas por nitratos de sodio y de potasio, se mantienen fundidas con la aportación de la energía solar recogida por los helióstatos, de tal modo que almacenan el excedente de calor acumulado durante las horas de insolación, lo que posibilita seguir produciendo electricidad aún cuando no hay suficiente radiación solar. Gracias a este sistema, la autonomía de Gemasolar será de unas 15 horas en ausencia de insolación. Además, la elevada temperatura a la que se capta la energía solar en el receptor de sales permite disponer de vapor de mayor presión y temperatura, lo que aumenta considerablemente el rendimiento de la turbina de vapor.

Gracias a ello, se consigue una total gestión de la planta y la estabilidad del sistema eléctrico, porque, según las estimaciones, suministrará electricidad a la red sin fluctuaciones ni interrupciones durante 6.000 horas anuales. Todas estas aportaciones tecnológicas han sido desarrolladas por la empresa SENER Ingeniería y Sistemas, S.A.

El complejo de la central tendrá también un centro de ensayo y laboratorios para desarrollar y aplicar la experiencia generada, y un centro de I+D para la obtención de nuevos productos y procedimientos para la mejora de los parámetros de la central.

La Agencia Andaluza de la Energía apoya esta actuación de diseño único e innovador, que servirá de ejemplo a otros proyectos futuros de la zona y del resto de la comunidad, porque validará la tecnología de torre y helióstatos combinada con el almacenamiento de sales fundidas en Europa, permitiendo su avance y desarrollo.

Además, contribuirá a alcanzar los objetivos establecidos en el Plan Andaluz de Sostenibilidad Energética 2007-2013 (Pasener), de 800 MW termoeléctricos instalados en 2013. Actualmente, en la Comunidad Autónoma andaluza existen 131 MW en funcionamiento y 566 MW en construcción.

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Justo ahora nos encontramos en plena temporada de verano, en la cual, lo que normalmente mas nos apetece es estar a remojo, es decir, en la playa o en la piscina. Lo que sucede es que luego le cogemos el gusanillo y cuando acaba el verano se acabó lo de la piscina… ¿se acabó? ¿seguro?.

El aprovechamiento de la energía solar térmica para utilizarla en el calentamiento del agua de una piscina, permite aumentar los días de uso al año y disfrutar más de nuestra instalación. Por lo tanto, calentar el agua de las piscinas, ya sean cubiertas o descubiertas, constituye una interesante forma de utilización de la energía solar. Además, frente a las energías convencionales el calentamiento de las piscinas mediante estos sistemas conlleva un gran ahorro económico y energético.

La utilización de energía solar para calefacción de piscinas es una solución ideal, ya que el sistema no precisa de temperaturas muy elevadas, pero por el contrario tienen que calentarse grandes volúmenes de agua, por lo tanto, es muy útil emplear en estas instalaciones un ciclo de trabajo con flujo relativamente elevado a un nivel térmico relativamente reducido.

Los sistemas de calentamiento de piscinas para exterior por medio de energía solar tienen entre otras, las siguientes ventajas:

• Los colectores a utilizar tienen un coste inferior a los normalmente utilizados para calefacción y ACS, ya que no disponen de cubierta de vidrio ni aislamiento.
• No es necesaria la instalación de un depósito, ya que la propia piscina sirve como depósito de almacenamiento de la energía.
• Tampoco es necesaria la instalación de una bomba de circulación puesto que la bomba utilizada para el filtrado de la piscina sirve también para la circulación del agua a través de los paneles solares.
• Se aumenta la temporada de uso de la piscina hasta dos o tres meses según la zona geográfica.
• Se rentabiliza por lo tanto la construcción de la piscina.
• Se consigue todo esto sin ninguna carga energética, y por lo tanto sin emisiones de CO2 a la atmósfera.

Normalmente para llevar a cabo éste tipo de instalaciones se utilizan colectores planos de polipropileno, los cuales, aunque tienen más pérdidas que un colector normal, son suficientes para conseguir elevar unos pocos grados la masa de agua de la piscina. Otras ventajas de éste tipo de colectores son su bajo coste y la facilidad de instalación, pudiéndose llegar a instalar encima del tejado, en paredes o superficies de terreno irregulares.

Los captadores idóneos serán aquellos que admitan un gran caudal de circulación de agua, un óptimo rendimiento a baja temperatura,  y que permitan la circulación directa del agua de la piscina sin afectarle la acción del cloro, la composición del agua, u otras sustancias que puedan ser añadidas para el tratamiento de la misma. También es recomendable que su composición le permita estar en contacto directo con la radiación ultravioleta del sol sin que perturbe las características técnicas del mismo.

Para poder aumentar más incluso la temporada de utilización de las piscinas exteriores climatizadas con energía solar, se recomienda la utilización de mantas o sistemas protectores que eviten las pérdidas de calor por la noche.

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La tecnología de generación de electricidad mediante energía solar térmica, o también conocida como CSP, se basa en la utilización de las tecnologías de la concentración de la radiación solar. Este tipo de sistemas proporcionan una energía limpia y fiable en sistemas que van desde los 10 KW hasta los 200 MW.

Las primeras plantas de este tipo fueron construidas en los años 80 y hoy en día, a mediados del 2009 rondan alrededor de los 500 MW instalados en todo el mundo.

Desde los inicios de este tipo de sistemas se han desarrollado diferentes etapas de desarrollo técnico, dando lugar a cuatro tecnologías para producir electricidad mediante la concentración solar, estas son: las plantas de canal central, las plantas de torre solar, las de plato Stirling Sistemas lineales y los sistemas de espejos Fresnel.

A medio-largo plazo, estas tecnologías desempeñarán un papel importante en el sur de Europa y zona mediterránea y en otras regiones situadas en el denominado “Sun Belt” el cual se extiende desde las latitudes 35° norte y 35° sur y que recibe varios miles de veces la demanda energética mundial; un recurso que actualmente no esta siendo explotado en su totalidad.

• Las plantas de canal central suelen tener tamaños entre 50 y 250 MW. Estas plantas utilizan la concentración de colectores parabólicos que reflejan la radiación solar en un tubo absorbedor situado a lo largo de toda la instalación lineal. En el interior de dicho tubo circula un aceite sintético que se calienta hasta unos 400° C. Posteriormente el aceite transfiere calor a una masa de agua por medio de intercambiadores de calor y algunas veces también a sales fundida en tanques de almacenamiento de calor. Dicho volumen de agua es transformado en vapor que hace funcionar una turbina para generar la electricidad. Esta tecnología es comercialmente y técnicamente viable. La inversión y el uso de la tierra dependen en gran medida de la superficie del campo de colectores solares. La eficiencia nominal máxima de estas plantas en la actualidad ronda alrededor del 16% y está limitada por la temperatura del fluido de trabajo. El costo de la energía producida está directamente relacionado con la radiación solar disponible.

• Las plantas de torre solar suelen tener tamaños entre 10 y 50 MW. Esta tecnología utiliza grandes espejos denominados heliostatos de más de 100m² que son casi planos y que están diseñados para realizar el seguimiento del sol en dos ejes. La radiación solar de toda la planta se concentra en un haz que es captado por un receptor encima de una torre. La temperatura del fluido de trabajo depende del tipo de fluido que se utiliza para recoger la energía y está dentro del rango de 500 a 600° C. El tamaño de estas plantas puede ser limitado por la distancia máxima de la última fila de helióstatos a la torre. Esta tecnología no requiere de una superficie plana como una planta lineal y su eficiencia de conversión puede llegar hasta el 20% que se puede lograr mediante el aumento de la temperatura del fluido de trabajo.

• Las plantas de Plato Stirling van desde los 10KW a 100MW, y son apropiadas para aplicaciones de escala reducida y proyectos autónomos de energía distribuida. En este caso, el sistema consta de un concentrador solar en forma de plato que soporta un conjunto de espejos de vidrio curvos que concentran la radiación en la unidad de absorción de calor de un motor Stirling. Este tipo de motores, también denominados motores térmicos se basan en la expansión y contracción de un gas al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos. Esta tecnología no utiliza agua en el proceso de conversión de energía, y son muy atractivas debido a su alta eficiencia y diseño modular, lo que da la clave de los sistemas de varias ventajas, incluyendo un mayor grado de tolerancia de pendiente y la ubicación de flexibilidad, lo que significa que no requiere un terreno llano, reduciendo significativamente los costes de clasificación y de impacto ambiental. Aunque los sistemas de Plato Stirling se han probado y demostrado, actualmente no existen plantas comerciales en funcionamiento.

• Las plantas de espejos Fresnel son similares a las plantas lineales, la diferencia es que los espejos en este caso no son parabólicos sino que son espejos planos, por lo tanto la construcción, producción y mecanizado de los principales componentes son muy sencillas y permiten una fabricación extraordinariamente rentable. El mecanismo de ajuste presenta un único eje continuo y sólo ha de soportar pesos muy reducidos. La totalidad de la planta es muy poco susceptible al viento, y lo único que se mueve son los espejos, y no el tubo absorbedor. Hasta ahora, en Europa no hay casi plantas comerciales por lo tanto es pronto para dar números de rentabilidad y eficiencia.

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Como todos sabemos, para que cualquier tecnología o sistema pueda llegar a considerarse fiable, debe estar sujeta a una serie de normativas y certificaciones que avalen su correcto funcionamiento, y den al consumidor un alto grado de seguridad. Por este motivo, gran parte de los componentes utilizados en energía solar térmica cumplen la marca Keymark.

La marca europea CEN/CENELEC Keymark es una marca voluntaria desarrollada por el Comité Europeo de Normalización (CEN), cuyo es claro y simple: el producto cumple con las normas europeas que cubren el producto.

Los elementos básicos del esquema de certificación son:

• Ensayos de productos de acuerdo a normativas europeas (EN).
• Control de la producción en fábrica (ISO 9000).

Actualmente, La marca Keymark debe utilizarse en combinación con una marca nacional.

Solar Keymark es el resultado de un esquema de certificación voluntario apoyado por la Federación de la Industria Solar Europea (ESTIF) y la Comisión Europea. La marca Keymark para productos solares térmicos ayuda a los usuarios a seleccionar sistemas y captadores solares de calidad conforme a las normas europeas y se encuentra disponible desde principios del 2003.

Para el usuario/comprador de productos solares térmicos, la marca Solar Keymark afirma: Este producto cumple las normas europeas, lo que implica:

• Calidad fiable.
• Información fiable del funcionamiento.
• Se cumplen los requisitos1 para obtener subvenciones en la mayor parte de los casos.

Por otro lado, para el fabricante la marca Solar Keymark proporciona el siguiente valor añadido:

• Marketing: Solar Keymark informa al comprador: calidad fiable, información fiable del funcionamiento
• Mercado abierto: Solar Keymark está establecida en toda Europa: No es necesario hacer los mismos ensayos en diferentes países.
• Cumple en la mayoría de los casos los requerimientos para obtener subvenciones nacionales y/o regionales. Solar Keymark será el requisito para obtener  subvenciones de las autoridades públicas y para participar en proyectos públicos (y privados) regionales, nacionales y/o europeos.

Sin duda alguna, para que cada vez se confíe mas en éste tipo de energías, y en las tecnologías que utilizan las mismas, se debe ofrecer un producto de calidad, fiable y con un alto rendimiento, es por ello que este tipo de certificaciones son muy importantes a la hora de elegir los componentes de una instalación.

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