Energía solar fotovoltaica térmica

Uno de los desafíos que enfrenta el uso generalizado de la energía solar es la reducción de la producción de energía cuando el sol se pone o las nubes lo bloquean. El almacenamiento de energía solar fotovoltaica térmica proporciona una solución viable a este desafío.

En un sistema de concentración de energía solar fotovoltaica térmica, los rayos del sol se reflejan en un receptor, lo que crea calor que se usa para generar electricidad que puede ser utilizada de inmediato o se puede almacenar para un empleo posterior. Esto permite que los sistemas de concentración de energía solar sean opciones flexibles o gestionables para proporcionar energía limpia y renovable.

Energía solar térmica fotovoltaica

Varias tecnologías sensibles de almacenamiento de energía solar térmica fotovoltaica han sido probadas e implementadas desde 1985. Estas incluyen el sistema directo de dos tanques, el sistema indirecto de dos tanques y el sistema de termoclina de un solo tanque.

Sistema directo de dos tanques

La energía solar térmica fotovoltaica es un sistema que se almacena en el mismo fluido que se utiliza para captarla. El fluido se almacena en dos tanques, uno a alta temperatura y otro a baja temperatura.

El fluido del tanque de baja temperatura fluye a través del colector o receptor solar. La energía solar lo calienta a una temperatura alta y luego fluye al tanque de alta temperatura para su almacenamiento.

El fluido del tanque de alta temperatura fluye por medio de un intercambiador de calor, y es ahí el lugar que se produce el vapor para generar la electricidad. El fluido sale del intercambiador de calor a baja temperatura y regresa al tanque de baja temperatura.

El almacenamiento directo de dos tanques se usó en las primeras plantas de energía cilindroparabólica (como la Estación de generación eléctrica solar I) y en una torre de energía solar fotovoltaica térmica en California. Las plantas de cilindros utilizaban aceite mineral como fluido de almacenamiento y transferencia de calor; otras utilizaron sales fundidas.

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Sistema indirecto de dos tanques

Los sistemas indirectos de dos tanques funcionan de la misma manera que los sistemas directos de dos tanques, excepto que se emplean diferentes fluidos, como fluidos de almacenamiento y transferencia de calor. Este sistema se emplea en plantas en las que el fluido caloportador es demasiado caro o no es adecuado para su uso como fluido de almacenamiento.

El fluido de almacenamiento del tanque de baja temperatura fluye a través de un intercambiador de calor adicional, donde es calentado por el fluido de transferencia de calor de alta temperatura. El fluido de almacenamiento de alta temperatura luego fluye de regreso al tanque de almacenamiento de alta temperatura.

El fluido sale de este intercambiador de calor a baja temperatura y regresa al colector o receptor solar, donde se vuelve a calentar a una temperatura alta. El fluido de almacenamiento del tanque de alta temperatura se usa para generar vapor de la misma manera que el sistema directo de dos tanques. El sistema indirecto requiere un intercambiador de calor adicional, lo que agrega costo al sistema.

Este sistema se utilizará en muchas de las centrales parabólicas de España y también ha sido propuesto para varias plantas parabólicas de Estados Unidos. Las plantas usarán aceite orgánico como fluido de transferencia de calor y sales fundidas como fluido de almacenamiento.

Sistema de termoclina de un solo tanque

Los sistemas de termoclina de un solo tanque almacenan energía solar fotovoltaica térmica en un medio sólido, generalmente arena de sílice, ubicada en un solo tanque. En cualquier momento durante la operación, una porción del medio está a alta temperatura y una porción está a baja temperatura.

Las regiones de temperatura caliente y fría están separadas por un gradiente de temperatura o termoclina. El fluido de transferencia de calor a alta temperatura fluye hacia la parte superior de la termoclina y sale por la parte inferior a baja temperatura.

Este proceso mueve la termoclina hacia abajo y agrega al sistema para su almacenamiento. La inversión del flujo mueve la termoclina hacia arriba y elimina la energía térmica del sistema para generar vapor y electricidad.

Usar un medio de almacenamiento sólido y solamente necesitar un tanque, reduce el costo de este sistema en relación con los sistemas de dos tanques. Este sistema se demostró en algunas torres de energía, donde se utilizó vapor como fluido de transferencia de calor y aceite mineral como fluido de almacenamiento.

Ahora ya sabes más sobre la energía solar fotovoltaica térmica.