¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR POR CONCENTRACIÓN?

Energía Solar por Concentración (CSP) consiste en concentrar el calor en un punto. De esta manera, se genera vapor que impulsa una turbina.

Este tipo de plantas puede funcionar constantemente ya que el calor es almacenado, lo que permite suministrar energía aun cuando no se cuenta con la irradiación solar.
La energía solar con concentración se divide en:
• Central de torre central.- Basadas en la concentración del calor solar con un receptor central montado en la parte superior de una torre de más de 100 metros de altura.
• Central de colectores cilindro parabólico.- Formadas por reflectores en forma de parabólica que concentran la radiación solar en un tubo colector central por donde circula un aceite térmico.
Este tipo de energía cuenta con un sistema de almacenamiento que permite evitar fluctuaciones en el suministro, continuar el suministro aun cuando no se cuente con radiación solar y mover la producción de acuerdo a la demanda de energía.

Anuncios

¿CÓMO FUNCIONA UNA CENTRAL DE ENERGÍA POR CONCENTRACIÓN?

Esta tecnología está basada en grandes espejos de seguimiento de 2 ejes (conocidos como helióstatos) que siguen al sol y reflejan la radiación en un punto focal común.
Con la finalidad de evitar la interferencia entre la radiación reflejada y otros helióstatos, este punto focal (receptor) está situado en una torre por encima del campo de helióstatos.
Los heliostatos son colocados en formación elíptica alrededor del punto focal. Se estima que se colocan alrededor de 6 000 helióstatos en 120 metros cuadrados.
El receptor es un intercambiador, consta de tubos finos que absorben y concentran la radiación, posteriormente el calor se transfiere al fluido de trabajo que a su vez se genera vapor el cual se utiliza para mover una turbina a través de un ciclo de Rankine (conocido como proceso de turbina de vapor).
El fluido de trabajo es una mezcla de sal de relación de 60:40 de nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato de potasio (KNO3)
En un proceso seguro y amigable con el medio ambiente. La sal fría es bombeada hasta la torre central, donde fluye a través del receptor y se calienta, posteriormente puede ser almacenada para su posterior uso.

CHIP QUE SE AUTOABASTECE DE ELECTRICIDAD

Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos han dado un importante paso hacia el desarrollo de sistemas de monitorización que no necesiten baterías. Estos sistemas podrían ser usados en dispositivos biomédicos, sensores medioambientales en lugares remotos, y medidores emplazados en sitios de difícil acceso, entre otras aplicaciones.

El nuevo sistema desarrollado por estos científicos podría generar electricidad a partir de la luz, del calor y de las vibraciones, combinando las tres fuentes, y con la electricidad resultante alimentar a sistemas de monitorización.
Anteriormente, se habían realizado trabajos en el laboratorio de Anantha Chandrakasan del MIT enfocados al desarrollo de chips para computación y para comunicación inalámbrica capaces de hacer su trabajo consumiendo muy poca energía, e instalables en diversos dispositivos capaces de obtener electricidad a partir de la luz natural, el calor y las vibraciones presentes en el entorno. El desarrollo más reciente, llevado a cabo con Saurav Bandyopadhyay, es un chip que podría obtener energía de estas tres fuentes del entorno a la vez, optimizando así su abastecimiento de electricidad. Esto representa una gran ventaja ya que estas fuentes tienden a ser de actividad intermitente e impredecible.
Un nuevo sistema podría generar electricidad a partir de la luz, del calor y de las vibraciones, combinando las tres fuentes.
Hasta ahora, la mayoría de los desarrollos técnicos encaminados al aprovechamiento de múltiples fuentes de energía habían conducido a dispositivos que simplemente pasaban de una fuente a otra, aprovechando sólo la que en un momento dado estuviera generando la mayor cantidad de energía. Esa estrategia desaprovecha la energía suministrada por las demás fuentes. En cambio, el nuevo dispositivo extrae y combina la energía de varias fuentes simultáneamente.

VOLTAJE GENERADO POR UN EFECTO TERMOELÉCTRICO

VOLTAJE GENERADO POR UN EFECTO TERMOELÉCTRICO

Unos investigadores que estaban estudiando un efecto magnético que convierte calor en electricidad han descubierto cómo amplificarlo mil veces, un primer paso para hacer que esta tecnología sea más práctica y viable comercialmente.

El efecto en cuestión, llamado efecto Seebeck de espín, fue descubierto en 2008, y consiste en una redistribución del espín como consecuencia de la aplicación de un gradiente de temperatura. El espín de los electrones crea una corriente en materiales magnéticos que se detecta como un voltaje en un metal adyacente.

Unos investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han descubierto cómo crear un efecto similar en un semiconductor no magnético, y producir más energía eléctrica. A este efecto amplificado le han dado el nombre de Efecto Seebeck gigante de espín.

El equipo de científicos ha conseguido incrementar de modo espectacular la cantidad de voltaje producido por grado de cambio de la temperatura dentro del semiconductor, pasando de los pocos microvoltios que hasta ahora se lograban por la vía convencional, a varios milivoltios, un aumento de mil veces en el voltaje.

Aunque los voltajes logrados con esta versión gigante del efecto siguen siendo diminutos, ese aumento de mil veces en el voltaje generado resulta toda una proeza tecnológica, y un importante paso hacia una fase futura de desarrollo que permita darle a este efecto una utilidad práctica y hacer viable comercialmente un generador basado en él.

La meta final del equipo de Joseph Heremans es lograr un dispositivo de estado sólido, que sea barato y que convierta con gran eficiencia el calor en electricidad. Los dispositivos de esta clase no tendrían ninguna pieza móvil, no se desgastarían con facilidad, y serían muy fiables.

Unos investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han descubierto cómo crear un efecto similar en un semiconductor no magnético, y producir más energía eléctrica. (Foto: Scott Dennison/Joseph Heremans y Roberto Myers, Ohio State University)

Esta línea de investigación podría posibilitar que los dispositivos electrónicos reciclasen parte de su propio calor residual, generado electricidad extra a partir del mismo. En un ordenador, un sistema de conversión eficiente de esa clase podría hacer posible la computación energizada por calor, o, actuando a la inversa, podría proporcionar refrigeración.

Investigadores de muchas partes del mundo están trabajando para desarrollar una electrónica que se valga del espín de los electrones para leer y escribir datos. La espintrónica, que es como se le llama a esa clase de electrónica, cuenta con muchas ventajas potenciales, ya que los dispositivos espintrónicos podrían almacenar más datos en menos espacio, procesar con mayor rapidez esos datos y consumir menos energía. Y el efecto Seebeck de espín puede impulsar el concepto de la espintrónica aún más allá, al usar el calor para inducir una “corriente espintrónica”.

Por ahora, el uso práctico del efecto Seebeck gigante de espín aún está lejos en el horizonte tecnológico, puesto que primero habrá que solucionar varios impedimentos técnicos importantes. Sin embargo, el camino ya está abierto.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Roberto Myers, Christopher Jaworski y Ezekiel Johnston-Halperin.

CONSIGUEN QUE EL SILICIO GENERE ELECTRICIDAD A PARTIR DEL CALOR

El otro día, mi compañero Pepe nos comentaba que el MIT había desarrollado un chip que era capaz de alimentarse mediante calor, luz o vibración, un dispositivo capaz de simultanear múltiples fuentes de energía y que supone un hito al que nadie había podido llegar hasta ahora. Teniendo en cuenta que el sector tecnológico comienza a ser relevante en cuanto a su consumo de energía (el 1% del consumo eléctrico mundial se destina a centros de datos y supone un 2% de las emisiones de carbono), cada vez son más las líneas de trabajo que se destinan al desarrollo de sistemas electrónicos auto-suficientes que puedan funcionar gracias a materiales piezoeléctricos, los fotones de un haz de luz o el calor disipado por efecto Joule. Precisamente, con la idea de aprovechar el calor, un equipo de la Universidad Duisburg-Essen ha estado trabajando en una base de silicio capaz de generar electricidad con el calor y, por tanto, abrir la puerta a dispositivos que funcionen aprovechando el calor disipado por el dispositivo en el que se encuentran.
Las placas solares que se utilizan para captar la luz del Sol y generar electricidad, típicamente, se construyen usando Arseniuro de Galio o cristales de Silicio, los mismos tipos de materiales que se usan como sustrato para el desarrollo de circuitos integrados. Partiendo del Silicio, y sabiendo que por el efecto fotoeléctrico es capaz de generarse una corriente eléctrica al incidir sobre éste un haz de fotones, el equipo de investigación decidió abordar el problema desde una perspectiva distinta y, sobre todo, económica puesto en vez de utilizar complejos procesos de fabricación apostaron por una técnica bastante usual dentro de la fabricación de circuitos integrados: la combinación del Silicio con otros materiales.
Dopando el Silicio con Fósforo y Boro, el equipo de la Universidad Duisburg-Essen fue capaz de generar un sustrato fácil de desarrollar y a bajo coste, un sustrato que puede usarse sin mayor problema como base para el desarrollo de circuitos integrados. ¿Y qué aportan el Fósforo o el Boro al Silicio? Estos dos elementos son capaces de provocar algo similar al efecto fotoeléctrico pero en vez de provocar una corriente eléctrica con luz, ésta aparece gracias al calor.
Este desarrollo es bastante interesante porque el material que han definido es fácil de fabricar (y barato), lo cual abre la puerta a que se pueda aprovechar el calor residual que se emite en centros de datos o, por ejemplo, en el motor de un vehículo:
Hay mucho calor que podemos aprovechar, tanto en la industria química como en la de la automoción
Y precisamente, el motor de los coches podría ser una de las fuentes de calor que podrían aprovecharse para cargar las baterías del vehículo o alimentar el sistema eléctrico sin necesidad de usar un alternador.