Helióstato ¿Que es y Cual es su Función? [Energía Solar Térmica]

Helióstato ¿Que es y Cual es su Función? [Energía Solar Térmica]

¿Que son los Heliostato en la Energia Solar Termica?

Una torre de energía solar mas conocida como receptor central, es el “padre” de los colectores solares. Las torres utilizan miles de pequeños colectores solares, los cuales poseen espejos que van rotando siguiendo los rayos del sol, estos colectores se los denomina helióstatos. Poseen un formato tipo parabólico donde se refleja la luz solar directamente en un receptor de absorción de calor situado en el centro.

El nombre de torre de energía solar se debe al hecho de que la energía solar concentrada no se enfoca cada plato de helióstato, sino en la parte superior de una torre. La luz solar rebota en los colectores solares, los cuales actúan como reflectores dirigiendo los rayos solares a un punto central, donde el cual alcanza una temperatura muy alta para luego producir vapor de alta presión para generar electricidad.

Una torre de alimentación posee una matriz en forma circular con grandes platos reflectantes de seguimiento de dos ejes o con helióstatos planos de múltiples espejos en el suelo, los cuales siguen con gran precisión los rayos del sol durante todo el día. Estos platos reflectantes capturan y concentran toda la luz solar en un receptor central, el cual se ubica en la parte superior de la torre.

Los helióstatos son espejos de gran tamaño, equipados con mecanismos para que puedan seguir los rayos del sol, estos espejos están controlados por computadoras para poder mantenerse de forma alineada para que los rayos solares siempre apunten al receptor.

El diseño y la posición del campo de los helióstatos se determinan por la posición de la torre de energía solar y sobre su ubicación geográfica. Los helióstatos que están mas cerca de la torre solar, son los mas eficientes, debido a que la luz solar que se refleja posee menos distancia para viajar. Ademas, los helióstatos que se encuentran mas cerca, son menos propensos a recibir sombra de sus helióstatos vecinos, pero si se ven afectados por la torre. También al estar mas cerca, requieren un seguimiento solar menos preciso.

En cambio, aquellos helióstatos que están colocados mas lejos de la torre solar, son menos eficientes, debido a que la fuerza de la energía solar se reduce al tener que realizar una distancia mas larga. Los helióstatos externos tienen que ser instalado mas lejos de los helióstatos vecinos, para poder evitar la sombras, ademas requieren de un mecanismo de seguimiento mucho mas preciso para poder capturar la luz solar de forma constante.

La altura de la torre solar en donde se encuentra montado el receptor, posee un papel muy importante dentro del diseño de los campos de helióstatos. Por lo general, las torres suelen tener entre 80 y 110 metros de altura (250 a 350 pies) debido a que se pueden utilizar campos de helióstatos mas densos y muchos mas grandes, reduciendo de ese modo los efectos de sombreado y también la utilización de la tierra.

Un fluido de transferencia de calor de alta temperatura en el receptor central, absorbe toda la radiación solar reflejada por los helióstatos convirtiendo esa energía térmica, en vapor de alta presión para hacer girar turbinas y de esa forma generar electricidad.

Al absorber la luz solar y concentrar la energía solar térmica de esta forma, se puede alcanzar temperaturas muy altas de 800 a 1.000 grados centigrados. Sin embargo, no todos los helióstatos son utilizados para concentrar la energía solar reflejada en la torre al mismo tiempo, debido a que esas altas temperaturas puede dañar al receptor, provocando que se sobrecaliente o que se derrita.

El medio de transferencia de calor que se utiliza en la mayoría de las torres de energía solar moderno son agua/vapor, sales fundidas, sodio liquido, aceite e incluso puede ser aire. En los primeros diseños de torres solares enfocaban los rayos del sol para calentar agua en tanque de agua fría de alta presión montado en la parte superior de una torre y luego ese vapor generado se utilizaba para alimentar las turbinas generadoras. En la actualidad las torres mas modernas utilizan sal fundida, como es el nitrato de sodio como transferencia, aunque, el agua todavía es utilizada como refrigerante para el receptor. Lo bueno de utilizar sal fundida, es que el calor absorbido puede ser almacenado durante muchas mas horas y así utilizarse por las noches o en los días que no hay energía solar.

La sal liquida es precalentada a una temperatura aprox. de 300°C y se bombea desde la torre hasta un tanque de almacenamiento en frió mediante el receptor central que absorbe el calor, donde la luz solar concentrada la calienta hasta mas de 600°C, luego la sal fluye hacia abajo con la ayuda de la misma gravedad a un tanque de almacenamiento de liquido caliente para su posterior uso.

Cuando la generadora de electricidad que esta ubicada en el pie de la torre requiere energía eléctrica, la sal liquida caliente que fue almacenada es bombeada a los sistemas de intercambiadores de calor, los cuales producen vapor sobrecalentandola para hacer girar las turbinas. La sal se va enfriando a medida que se transfiere su energía térmica al agua, una vez que la sal se enfría vuelve al tanque de almacenamiento en frió para ser recalentada. Dicho diseño de concentración solar con sal liquida permite generar electricidad incluso en los días nublados. Aunque, posee una desventaja muy importante, pues para utilizar sal liquida, la sal tiene que estar continuamente en forma liquida en el sistema, incluso cuando esta en modo espera para evitar que se solidifique y bloquee las turbinas o al receptor ubicado en la parte superior de la torre.

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