Colector Cilindro Parabólico

Dentro de las aplicaciones de energía solar térmica de concentración, una de las más importantes es el colector cilindro parabólico. A continuación, te contamos las características y funcionamiento de este tipo de tecnología.

 

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¿Qué es un colector cilindro parabólico?

Un captador cilindro parabólico solar es un tipo de concentrador solar que concentra la radiación del Sol en un receptor que pasa a través del sistema, formado por unos tubos. Esto tiene el fin de calentar el fluido en su interior y así utilizar esa energía con el fin de transformarla en electricidad u otra aplicación que utilice calor.

¿Cómo funciona este tipo de colector solar?

El principio de funcionamiento se basa en la forma parabólica de los colectores, ya que estos tienen una focal a dónde se dirigen los rayos de forma concentrada. Por tanto, reflejando estos rayos hacia el receptor con la capacidad de absorber calor se obtiene energía térmica que se transformará posteriormente.

Este receptor es un sistema de tuberías que pasan a través del sistema. Por estas tuberías circula un fluido caloportador que se utilizará para generar electricidad.

En el siguiente vídeo te mostramos a grandes rasgos lo que te contamos en este artículo, lo que te ayudará a comprender mejor los conceptos:

Concentración solar a través de los colectores

Para que la energía proveniente del sol pueda ser concentrada, los colectores parabólicos deben tener una forma especial. Esto es la superficie de una parte de la parábola.

Así, se puede concentrar la energía en un punto, conocido como punto focal. Este punto depende de la forma y constitución del colector. Principalmente, lo que define esto es la apertura de la parábola (o ancho entre los extremos del colector), el ángulo y la longitud.

Material del concentrador solar parabólico

Lo que se busca en el material que constituye el colector es que tenga propiedades de reflexión. Es decir, que refleje apropiadamente la luz solar incidente. Principalmente se utiliza el cristal bañado en plata, debido a que cumple perfectamente estas propiedades. Además, incluye otras capas de cobre y materiales protectores en capas inferiores.

El principal inconveniente es el elevado coste que supone este material, por lo que actualmente se están buscando otras alternativas que sean más económicas y tengan unas propiedades parecidas.

Seguimiento solar de los colectores cilindro parabólicos

Para lograr una eficiencia aceptable, es necesario realizar un seguimiento solar a lo largo de todo el día. Para este fin, se dispone de una estructura que soporta los espejos con un motor capaz de realizar el rastreo solar.

En este caso, se realiza un seguimiento a un eje, tomando como referencia de giro la recta que pasa por el vértice de la parábola. El sol puede seguirse mediante el cálculo de la posición del sol y un sistema de control que indique al motor cuando y hacia que lado debe moverse.

Receptor y fluido caloportador del sistema

El receptor es el encargado de transformar la radiación concentrada en calor. Además, es el elemento que transporta el fluido en su interior hasta el bloque de potencia, dónde se genera el vapor de agua necesario para obtener electricidad. Para llevar a cabo su trabajo de forma eficiente, debe tener unas propiedades especiales para no perder calor y tener la capacidad de absorberlo.

Por otra parte, el fluido en su interior también debe tener estas propiedades, además de las siguientes:

• Debe ser un líquido para que pueda absorber el calor y ser transportado.
• Su punto de ebullición debe ser alto, para que no se convierta en gas.
• Bajo punto de congelación, para que no se convierta en sólido.
• Térmicamente estable, para que no sufra desperfectos ante elevadas temperaturas.
• Baja viscosidad, para que su transporte sea más eficiente y las bombas hidráulicas trabajen menos.
• Bajo riesgo de ignición o explosión, de forma que la operación sea segura.

Ejemplos de este fluido pueden ser aceites sintéticos, sales o sodio líquido. Otra forma sería evaporar directamente el agua, ahorrando el posterior proceso de transformación. Este método presenta muchas ventajas por el ahorro de componentes, aunque es de una mayor complejidad en el control del sistema y actualmente se encuentra en desarrollo o se utiliza en instalaciones de baja potencia.

Transformación de la energía en los captadores cilindro parabólicos

Una vez se dispone de la energía térmica en el fluido, que es calentado a lo largo de todo el sistema de tuberías, se circula hasta un intercambiador de calor. Este intercambiador de calor es capaz de generar vapor de agua debido a la energía suministrada.

El vapor de agua se utilizará ahora para llevarlo hasta una turbina acoplada a un generador, de forma que se puede obtener electricidad.

Además, se dispone de una torre de refrigeración para hacer volver el agua al estado líquido y de esta manera iniciar un nuevo ciclo.

Sistema auxiliar de Almacenamiento

Adicionalmente, se puede incorporar un sistema de almacenamiento para que en caso de que no haya suficiente radiación poder seguir generando energía. Esto se realiza almacenando el calor durante cierto tiempo, aunque es un sistema que no es de gran eficiencia.

Sistema de seguimiento del colector cilindro parabólico

Para maximizar la eficiencia del sistema, los colectores incorporan un sistema de seguimiento solar. Normalmente, se utiliza de un eje ya que se ha demostrado que son más eficientes que los de dos ejes.