Por Alma Rosa López
Martínez
1. INTRODUCCIÓN
Los
sistemas Disco-Stirling
corresponden a uno de los principales medios para la obtención de
energía descentralizada
de energía eléctrica a partir de la energía solar. Consisten en un
concentrador
solar de alta reflectividad, un receptor solar de cavidad y un motor
Stirling.
Motor
Stirling
Los
motores termodinámicos
funcionan con ciclos de calor. Se dividen en endotérmicos (combustión
interna)
y exotérmicos (combustión externa).
Dentro de los de combustión externa destaca el
motor Stirling.
El
motor Stirling fue inventado
por el escocés, Robert Stirling en 1816, al creer que era demasiado
complicada
y peligrosa la máquina de vapor. Este motor trabaja bajo la expansión y
contracción de un gas (generalmente de helio, hidrógeno, nitrógeno o aire), que se transporta
mediante un ciclo
de enfriamiento en un foco frío, contrayéndose y en un foco caliente
expendiéndose. Con
lo cual se produce un
ciclo termodinámico.
Dentro
del ciclo destaca la
importancia de un regenerador, que tiene la función de absorber y ceder
calor
en las evoluciones a volumen constante del ciclo. El motor puede
funcionar sin
el regenerador, pero permite con el se logran mayores rendimientos.
Fig. 1:
“modelo de
Stirling” tomada de
http://www.ecotec2000.de/espanol/stir2.htm#
apli
Sistemas
Disco-Stirling
Se
ha demostrado la eficiencia de
las Plantas Termosolares con sistemas de Disco-Stirling al alcanzar
valores
máximos del 30% y hasta un 25% de promedio diario en unidades de 7 a 25
kw.
Uno
de los principales elementos
del sistema es el concentrador que alcanza valores por encima de 3.000,
debido
a su curvatura parabólica y a la baja relación distancia focal/diámetro
(f/D
=0,6,). Consiguiendo así temperaturas muy altas de operación entre 650
y 800ºC.
La superficie cóncava del concentrador se compone por espejos de vidrio
de
segunda superficie con su correspondiente curvatura parabólica o también por espejos
delgados de primera
superficie soportados sobre una estructura de fibra de vidrio o de
membrana
tensionada.
Otro
de los elementos es el
receptor, que se compone por una cavidad con una pequeña apertura y un
sistema
de aislamiento.
Para
la transferencia del calor
proveniente de la radiación solar al gas de trabajo se utilizan dos
métodos.
En
el primero se ilumina
directamente un panel de tubos por el interior de los cuales circula el
gas (helio,
hidrógeno o aire).
En
el segundo, se vaporiza un metal líquido (generalmente sodio)que luego
condensa en la superficia de los tubos por los que circula el gas de
trabajao y refluye nuevamente al obsorvedor.
Fig.
2: Esquema de funcionamiento de la tecnología
disco Stirling
Fuente:
www.abengoasolar.com
Evolución
En EE.UU y en Europa las Centrales
Temosolares con sistemas de Discos-Stirling han progresado notoriamente.
La primera generación de discos
consistió en configuraciones de vidrio que realizaban altas
concentraciones
(C=3000), pero a un coste muy elevado además de tener estructuras muy
pesadas.
Alemania logró grandes avances con las
compañías Steinmüller
y Schlaich, Bergermann und Partner (SBP), y con la
empresa SOLO Kleinmotoren como proveedor del motor Stirling solarizado.
En
España se debe mencionar la Plataforma Solar de Almería con más de
30.000 horas
de operación y una disponibilidad del 90%.
Su motor trabaja con helio a 630ºC y
proporciona un rendimiento de un
20%.
El proyecto
europeo EURODISH construyó centrales ensayadas en Vellore (India), Milán (Italia) y la
Plataforma Solar de Almería (España). En 2002-2005 el proyecto alemán
ENIVIRODISH inició la actividad de su mercado.
Actualmente, en Europa las mayores inversiones se
están
llevando a cabo en España y Francia.
En españa se ha comenzado la segunda generación de
discos.
La primera planta estará situada en Villarobledo, en la provincia de
Albacete contará
con una capacidad de 71
MW.
La
NASA utiliza los motores de
combustión interna desde hace años como sistema de generación de
electricidad y
refrigeración.
Fig. 3:
Imagen del
proyecto Eurodish, colector de alta concentración que funciona con
Motor
Stirling
Fuente de la
imagen: CIEMAT- Plataforma Solar de Almería
La
utilización de un motor
Stirling trae consigo varias ventajas, no necesita agua para producir
electricidad, además al no ser un motor de rozamiento no requiere de
lubricación, es silencioso y puede conectarse a una red de fases.
Una
planta de 50 MW puede
construirse en menos de un año. Como todos los sistemas de generación
de
energía eléctrica a partir de energías renovables, el coste de
inversión
inicial es alto, pero los costes de operación son muy bajos.
Fig. 4
Comparación
de costes sobre generación eléctrica
Fuente:
http://www.sbp.de/es/html/solar/dish-stirling.html
Bibliografía
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_Stirling
Jesús
Andrés Álvarez Flores; Ismael Callejón Agramunt; Sergi Forns Farrús;
otros.
“Maquinas
térmicas motoras-1” Primera Edición; Ediciones upc 2002; Universidad
Politécnica
de Cataluña; paginas 391-436.
http://www.sbp.de/es/html/solar/dish-stirling.html
Artículo
“ENERGÍA SOLAR
TERMOELÉCTRICA” Dr.
Manuel Romero
Álvarez Director
Plataforma Solar de
Almería-CIEMAT. Apartado 22; 04200 TABERNAS (Almería)
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