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Espejos Ardientes de Aquimides

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Salomon de Caus

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Ehrenfried Walther von Tschirnhaus

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John Ericsson

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Agustn Mouchot

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Horno Solar de Odeillo

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Planta Solar; Solar Two

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La radiacin promedio anual sobre la superficie de la tierra vara de 2000 a 2500 kwh/m2 en las zonas de alta insolacin, y entre 1000 y 1500 kwh/m2 anuales en lugares localizados en latitudes altas. La duracin de la insolacin y la intensidad de la radiacin dependen localmente de la estacin del ao, de las condiciones del tiempo y de la situacin geogrfica.

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El suministro de energa anual media proporcionado por el Sol sobre cada metro cuadrado equivale al contenido energtico de 100 litros de petrleo en las latitudes medias y hasta 230 litros de petrleo en las zonas desrticas.

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Central trmica solar Instalacin industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiacin solar y su uso en un ciclo termodinmico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generacin de energa elctrica como en una central trmica clsica.

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la principal caracterstica que distingue a tecnologa termosolar de otras convencionales de produccin de electricidad. Debido a las grandes extensiones de superficie reflectante necesaria, una parte importante de los costes de una planta estn ligados a los helistatos, o los colectores cilindro parablicos en su caso

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Es necesario concentrar la radiacin solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 C hasta 1000 C, y obtener as un rendimiento aceptable en el ciclo termodinmico, que no se podra obtener con temperaturas ms bajas

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Las centrales termosolares Se pueden dividir en plantas de concentracion en un punto y en una linea

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sistemas disco Stirling. son pequeos equipos de generacin de energa que convierten la energa trmica de la radiacin solar en energa mecnica y luego en energa elctrica,

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Concentrador solar parablico.

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El receptor es el enlace entre el concentrador y el motor Stirling. Tiene dos tareas fundamentales: -Absorber la radiacin solar reflejada por el concentrador. - Transmitir esta energa absorbida al motor Stirling en forma de calor con las mnimas prdidas.

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Receptor de tubos iluminados directamente Los receptores directamente iluminados permiten una adaptacin directa del calentador de los motores Stirling convencionales. En estos receptores el absorbedor est formado con un haz de tubos por donde circula el fluido de trabajo del motor (helio o hidrgeno) altamente presurizado

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Este tipo de receptores emplea un fluido intermedio para la transmisin del calor, (normalmente sodio), mediante su evaporacin en la superficie del absorbedor Y donde circula el fluido de trabajo Receptores de reflujo

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Inventado por Robert stirling Pueden generar de 1 a 2 kw

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Las centrales de torre tambin conocida como sistema de receptor central Est compuesta por un sistema concentrador o campo de heliostatos, que capta y concentra la componente directa de la radiacin solar sobre un receptor donde se produce la conversin de la energa radiante en energa trmica que suele instalarse en la parte superior de una torre

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Actualidad Centrales de torre Sevilla.-est conectada a la red elctrica y produciendo desde el 28 de febrero de 2007 El receptor es de vapor saturado, la potencia es de 11 MW (624 helistatos y torre de 114 metros de altura 2009 (con 1255 helistatos y torre de 150 metros y receptor de vapor saturado) con una potencia de 20 MW

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12MW Agua Prieta II La central solar formar parte de un proyecto hbrido termosolar que tambin incluir una planta de ciclo combinado de 400MW Agua Prieta II es la primera planta en su tipo que entra en el mercado de la electricidad en Mxico y Amrica Latina Central termosolar en mexico

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Las centrales de cilindros parablicos

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En lugar de heliostatos, se emplean espejos de forma cilindro parablica. Por el foco de la parbola pasa una tubera que recibe los rayos concentrados del Sol, donde se calienta el fluido, normalmente un aceite trmico. Una vez calentado el fluido, el proceso es el mismo que el de las centrales de torre. Actualmente el fluido alcanza temperaturas prximas a 400 C

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La tecnologa cilindro-parablica es una tecnologa limpia, madura y con un extenso historial que demuestra estar preparada para la instalacin a gran escala. Esta tecnologa lleva siendo instalada a nivel comercial desde los aos 80 con un excepcional comportamiento. Desde entonces, ha experimentado importantes mejoras a nivel de costos y rendimientos. Actualmente hay ms de 800 MW en operacin, ms de 2000 MW en construccin y alrededor de 6 GWs en promocin a nivel mundial en paises como Espaa (el principal motor de la tecnologa termosolar), Estados Unidos, Marruecos, Argelia, Egipto, Australia, Surdfrica, India, Mxico y Chile.

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La tecnologa cilindro-parablica basa su funcionamiento en el seguimiento del movimeitno solar para que los rayos incidan perpendicularmente a la superficie de captacin, y en la concentracin de estos rayos solares incidentes en unos tubos receptores de alta eficiencia trmica localizados en la linea focal de los cilindros. En estos tubos, un fluido transmisor de calor, normalmente un fluido orgnico sinttico (HTF) es calentado hasta unos 400 C. Este fluido caliente de dirige a una serie de intercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado. La energa presente en este vapor se convierte en energa elctrica utilizando una turbina de vapor convencional y un generador acoplado a ella

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El reflector cilindro-parablico: La misin del receptor cilindro parablico es reflejar y concentrar sobre el tubo absorbedor la radiacin solar directa que incide sobre la superficie. La superficie especular se consigue a travs de pelculas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte de vidrio que le da la suficiente rigidez.

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El tubo absorbedor consta de dos tubos concntricos separados por una capa de vaco. El interior, por el que circula el fluido que se calienta es metlico y el exterior de cristal. El fluido de trabajo que circula por el tubo interior es diferente segn la tecnologa. Para bajas temperaturas (< 200 C) se suele utilizar agua desmineralizada con Etileno- Glicol mientras que para mayores temperaturas (200 C < T < 400 C) se utiliza aceite sinttico. Las ltimas tecnologas permiten la generacin directa de vapor sometiendo a alta presin a los tubos y la utilizacin de sales como fluido caloportante.

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El sistema de seguimiento del sol: El sistema seguidor ms comn consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro- parablicos del colector alrededor de un eje. La estructura metlica: La misin de la estructura del colector es la de da rigidez al conjunto de elementos que lo componen.

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La tecnologa de colectores cilindro- parablicos puede incorporar almacenamiento para poder producir electricidad en horas de oscuridad, la ms extendida es el almacenamiento con sales. Esta tecnologa se basa en la utilizacin de dos tanques de sales para almacenar el calor.

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1) Durante el ciclo de carga, las sales intercambian calor con el fluido procedente del campo solar y se almacenan en el tanque caliente. 2) Durante el ciclo de descarga, el sistema simplemente opera en sentido contrario al anteriormente expuesto, calentando el fluido caloportador que generar vapor para mover la turbina que producir finalmente la electricidad.

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SEGS (Solar Electric Generating System) de California,en el desierto de Mojave, que en la actualidad producen ms del 90 % de la energa solar termoelctrica mundial. SEGS I y II se encuentran en Dagget. SEGS III a VII estn en Kramer Junction. SEGS VIII y IX estn en Harper Lake. Estaba previsto construir tres ms, SEGS X, XI y XII, pero el proyecto se suspendi.

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La central de Andasol, de 50 MW [2] cada una. En Australia se est estudiando tambin la instalacin de una de estas torres de 1 km de altura, campo colector de 5 km de dimetro y que generara 200 MW. En Boulder City, cerca de Las Vegas, Nevada, est prevista una de 64 MW.

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Una de las nuevas formas de aprovechamiento trmico de la energa solar es el concentrador lineal tipo Fresnel que se destaca por la sencillez de su construccin y por su bajo costo. La tecnologa fresnel utiliza reflectores planos, simulando un espejo curvo por variacin del ngulo ajustable de cada fila individual de espejos, en relacin con el absorbedor. Los reflectores se construyen con espejos de vidrio normales y por lo tanto su materia prima es muy barata. La forma curvada de los espejos cilindro parablicos hace que sean un 15% ms eficientes que los espejos Fresnel, pero el ahorro de costes de construccin es tan importante que esa disminucin de rendimiento se ven suficientemente compensada.

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1) El clima. La viabilidad econmica de un proyecto termosolar depende de forma directa de los valores de irradiacin solar directa que se registran anualmente en la zona considerada para la implantacin, por lo que normalmente este tipo de centrales se instalan en zonas calidas y muy soleadas. 2) La orografa. Una superficie plana facilita las labores de diseo y construccin del campo solar, ya que se evitan las sombras que pudiese provocar un terreno ondulado. 3) Disponibilidad de agua. 4) Disponibilidad de conexin elctrica a la red

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Son artefactos que permiten cocinar alimentos usando el sol como fuente de energa. Se dividen en dos familias: De Concentracin: Horno o Caja:

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La primera estufa solar fue inventada en 1767 por Horace de Saussure. La verdadera pionera de las cocinas tipo horno fue la Dra. Maria Telkesi,entre 1950 a 1970.

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El funcionamiento de la cocina solar tipo caja) se basa en principios fsicos. Efecto invernadero Reflectores

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Conduccin. Radiacin. Conveccin.

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Almacenaje De Calor. Volumen De La Caja. De Los Colores.

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Estructura Aislante Trmico Ventana Reflectores Recipiente

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Agua Natural Pastas Arroz Papas Lentejas Pizza Envasado

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Calentadores solares

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De toda la energa que se genera en el proceso de fusin nuclear que tiene lugar en el interior del Sol, nuestro planeta recibe menos de una milmillonsima parte. La cual resulta, en proporcin con el tamao de la Tierra, una cantidad enorme. La radiacin solar que llega a la superficie terrestre se puede transformar en electricidad o calor. Puede ser utilizada directamente como calor o para producir vapor (solar trmica) y para generar electricidad (solar elctrica). De esta forma, en un ao, la Tierra recibe del sol la energa que podra producir 60 millones de toneladas de petrleo. De acuerdo con la Asociacin Nacional de Energa Solar AC, si se lograra convertir el 1% de esta energa en electricidad se podra producir lo equivalente a la electricidad utilizada en todo Mxico en 1996.

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Una de las formas mas sencillas de aprovechar la energa solar es utilizando los calentadores solares de agua, los cuales son eficientes y fciles de usar. Los calentadores solares son sistemas foto trmicos en los que se puede canalizar la energa irradiada por el sol hacia nuestros hogares, usndola para calentar agua para uso domstico, para calentar agua en deportivos y albercas, para el secado de granos e incluso para mover turbinas que generan electricidad. El calentamiento de agua por calentadores solares es muy comn en pases como Alemania, Israel, Grecia, Espaa, Portugal, Japn y Estados Unidos. Regiones cuya ubicacin con respecto al sol es menos favorable que la de Mxico. A pesar de ello, en nuestro pas este recurso es poco aprovechado. Por ejemplo, en Austria por cada 1000 habitantes existen 240 metros cuadrados de calentadores solares, en tanto que en Mxico la cifra corresponde a 0.33 metros cuadrados por cada 1000 habitantes.

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Un calentador solar es un aparato que utiliza el calor del sol para calentar alguna sustancia, como puede ser agua, aceite, salmuera, glicol o incluso aire. Su uso ms comn es para calentar agua para uso en albercas o servicios sanitarios (duchas, lavado de ropa o trastes etc.) tanto en ambientes domsticos como hoteles. Son sencillos y resistentes, pueden tener una vida til de hasta 20 aos sin mayor mantenimiento.

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En muchos climas un calentador solar puede disminuir el consumo energtico utilizado para calentar agua. Tal disminucin puede llegar a ser de hasta 50%-75% o inclusive 100% si se sustituye completamente, eliminando el consumo de gas o electricidad. Aunque en muchos pases, por lo general en vas de desarrollo con climas muy propicios para el uso de estos sistemas, no los utilizan debido al costo inicial que se debe de cubrir para calentar la primera gota de agua. La eficiencia para captar la energa solar es muy elevada en los calentadores solares. Dependiendo de la tecnologa y materiales implementados, puede llegar a tener eficiencias de 70% u 80%. No debemos confundirnos con el panel fotovoltaico, el cual no se utiliza para calentar substancias, sino para generar electricidad a partir de la luz.

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Plano Tubos al vaco

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Los colectores solares domsticos tienen un funcionamiento en realidad muy sencillo. La luz solar se convierte en calor al tocar la placa trmica colectora, la cual puede ser metlica (fierro, cobre, aluminio, etc.) o de plstico. Esta debe ser obscura para lograr la mayor recoleccin de calor, por debajo de la misma se encuentran los cabezales de alimentacin y circulacin de agua, por donde el liquido entra fri y sale caliente del colector solar plano. El agua circula dentro del sistema, mediante el mecanismo de termosifn, el cual se origina por la diferencia de temperatura que se genera en el agua debido al calentamiento proporcionado por el sol. Esto significa que, el agua caliente es ms ligera que la fra y, en consecuencia, tiende a subir. Esto es lo que sucede entre el colector solar plano y el termotanque, con lo cual se establece una circulacin natural, sin necesidad de ningn equipo de bombeo. Para que el agua se mantenga caliente y lista para usarse en el momento requerido, esta se almacena en el termotanque, el cual est forrado con un aislante trmico para evitar la perdida de calor.

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El tipo y tamao del sistema: Un tanque lleno de agua, con capacidad 150 Litros, con los rayos solares directos nos eleva la temperatura de agua 8C a 10C por hora. La cantidad correcta de sistemas en proporcin al volumen de agua por calentar La cantidad de sol disponible en el lugar La orientacin correcta de los sistemas: (hacia el sur en el hemisferio norte - el techo del edificio es el mejor lugar). Instalacin profesional.

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(Frmulas y datos extrado del libro Energa solar de Quadri Nstor) Para calcular la superficie de paneles solares a colocar en una vivienda se debe utilizar la siguiente frmula: S=Cd(ts -te)/(lt *n) Dnde: Cd: caudal diario de agua a calentar (l/da) ts: temperatura de salida del agua del tanque (C) te: temperatura de entrada del agua de la red al tanque (C) It: surge de la radiacin proyectada, por el sol por metro cuadrado, sobre la superficie inclinada del colector, en funcin de las horas de asoleamiento y la latitud correspondiente. n: es el rendimiento del colector que es igual a n=[((te+ts)/2)-ta] /i te : temperatura del agua de entrada (C) ts: temperatura del agua de salida (C) ta: temperatura del aire exterior i: intensidad de radiacin solar promedio sobre el rea del colector (watt/metro cuadrado) Para resolver el clculo de la superficie de colectores necesarios se debe tener en cuenta que: una persona normal consume 50 litros de agua caliente diarios, la temperatura a la cual se desea llegar es normalmente 50 C (mejor punto de equilibrio entre temperatura y rendimiento), la temperatura del agua de entrada oscila entre 10 C y 15 C Para los clculos prcticos el valor de n suele estimarse entre 0,5 C m/W o 1 C m/W Es conveniente agregar siempre un 20% ms de superficie de colector para igualar las prdidas de calor que se producen en el acumulador y el circuito que transporta el agua.

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Existen de dos tipos: Gravedad o sencillos Presin

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Basado en el principio de termosifn. No soporta mas de 8 lbs. De presin. El tubo doble es utiliza porque al momento de que el rayo penetre en el tubo el calor no salga y se pierda. El tubo interior esta pintado segn sea el caso del tipo de absorbedor: Pintura selectiva es el mas eficiente y el mas costoso Cromo negro muy contaminante y menos costoso Laca negra es el mas econmico pero igual contaminante y menos eficiente

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Requiere de un tanque mas robusto. Soporta hasta 90 lbs. Son equipos mas costosos puesto que requieren de mas equipo como reguladores de presion y bomba. El tubo de vacio ahora no maneja el fluido si no que en su interior tiene un delgado tubo de cobre que contiene acetona mas comnmente la cual transmite el calor al tanque donde se calienta el agua.

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La cualidad de los sistemas de tubos de vacio contra los colectores solares es que tiene la capacidad de captar mayor numero de rayos. Los colectores solares dependen de que los rayos lleguen perpendicularmente a la placa y con los tubos de vacio mas cantidad de rayos llegan perpendiculares solo por la forma que tienen.

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Dependen de: Tipo de absorbedor Tipo de vidrio Temperatura exterior Angulo de penetracin de los rayos Aislamientos

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Agua caliente para hogares, hoteles, restaurantes, calentamiento de agua para piscinas, procesos industriales, procesos qumicos, industria alimenticia, entre otras. No olvidemos que el sol es una fuente de energa inagotable, siempre est ah a nuestro alcance, no tenemos que pagar por ella.

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Medioambientales Econmicos Sociales

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Es limpia y respetuosa con el Medio Ambiente (cada Kw generado evita la emisin de un kilo de CO 2 ). Ayuda en la lucha contra el cambio climtico y efecto invernadero. Es inagotable (al menos en los prximos 6.000 millones de aos) No disminuye la calidad de aire y suelos. No contamina acsticamente: las placas solares son silenciosas y de amplia vida til (entre 20 y 30 aos).

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Ahorro econmico en la factura de electricidad. Flexibilidad en el suministro. Aumento de las inversiones econmicas y del empleo. Fomenta el desarrollo de la Investigacin, el Desarrollo y la Innovacin mediante mejoras en los sistemas actuales, desarrollo de nuevos modelos, etc.. Su implantacin ofrece importantes deducciones fiscales.

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Importante fuente generadora de empleo: por cada 600.000 euros invertidos se crean entre 4 y 6 empleos. Fomenta el desarrollo rural en zonas poco favorecidas, lo que permite crear pequeas empresas. Mejora en la calidad de vida.

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El nivel de radiacin flucta de una zona a otra y de una estacin del ao a otra. Para colectar energa solar a gran escala se necesita una gran extensin de terreno. Requiere una gran inversin inicial.

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Se debe complementar este mtodo de convertir energa con otros. Se requiere usar baterias.

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Los lugares donde hay mayor radiacin, son lugares desrticos y alejados(energa que no se aprovechara para desarrollar actividad agrcola o industrial, etc.). Generan baja tensin y poca corriente