3.2.2 L'energia solar tèrmica
La radiació solar no només es pot transformar en electricitat a partir de panells fotovoltaics, sinó que es pot aprofitar per generar calor. Els sistemes per aprofitar la radiació solar varien en funció de l'aplicació a què es destini. Poden ser per a aplicacions de particulars o bé de generació d’energia d’alta potència.
Els sistemes de captació solar de baixa potència s'utilitzen habitualment en l'àmbit domèstic o en petits comerços per a la producció d'Aigua Calenta Sanitària (ACS). Aquests equips escalfen l'aigua, generalment, fins a una temperatura màxima de 90 °C.
Figura 3.2.2.1. Panells solars de generació d'Aigua Calenta Sanitària (ACS) i esquema de funcionament.
Sovint, aquests sistemes consten de dos circuits:
- Circuit primari: Un fluid (generalment aigua o una barreja amb anticongelant) circula per un circuit tancat a través dels panells solars, on n'eleva la temperatura.
- Circuit secundari: El fluid del circuit primari passa per un intercanviador on cedeix la calor a l'aigua del circuit secundari. Aquesta s'emmagatzema en un dipòsit acumulador fins al seu consum.
Els sistemes dissenyats per generar grans volums d'energia tèrmica a partir de la radiació solar es classifiquen segons la seva temperatura de treball: instal·lacions de mitjana temperatura (entre 90 °C i 400 °C) i d'alta temperatura (superiors a 400 °C). En ambdós casos, es requereixen grans superfícies de captació per concentrar l'energia.
Sistemes de mitjana temperatura (90 °C - 400 °C)
Figura 3.2.2.2. Estructura de miralls cilindre-parabòlics que concentren la llum al seu focus, per on circula el fluid tèrmic que absorbeix l'energia en forma d'energia tèrmica.
Aquests sistemes solen utilitzar col·lectors cilindre-parabòlics. Mitjançant miralls corbs, es concentra la radiació en una canalització situada al focus de la paràbola, per on circula un fluid caloportador (generalment olis sintètics o silicones) que absorbeix l'energia. La potència d'aquestes instal·lacions oscil·la habitualment entre 1 MW i 10 MW.
Sistemes d'alta temperatura (més de 400 °C)
Per a temperatures superiors, s'utilitzen les anomenades torres de potència. En aquesta configuració, un conjunt d'heliòstats (miralls mòbils situats a terra) reflecteixen i concentren la llum solar en un receptor situat a la part superior d'una torre. Per aquest receptor circula un fluid que assoleix temperatures molt elevades; normalment s'utilitzen sals foses (una barreja de nitrat de sodi i nitrat de potassi) que es mantenen en fase líquida. Aquestes plantes solen tenir una potència propera als 20 MW.
Figura 3.2.2.3. Instal·lació solar tèrmica composta per una torre de concentració.
Funcionament del cicle de potència
Totes dues tecnologies operen amb dos circuits independents connectats mitjançant intercanviadors de calor:
- Circuit primari: El fluid caloportador absorbeix l'energia tèrmica solar i augmenta la seva temperatura.
- Circuit secundari: El calor es transfereix a l'aigua per generar vapor a alta pressió, seguint un cicle termodinàmic de Rankine. Aquest vapor s'expandeix en una turbina que, en girar, acciona un generador per produir electricitat.
Comparteix: