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.
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