viernes, 29 de julio de 2016
jueves, 28 de julio de 2016
Tipos de Radiaciones
Tipos de
Radiaciones:
Radiación directa: llega
directamente del sol sin haber sufrido cambio alguno en su dirección. Se
caracteriza por proyectar una sombra definida de los objetos opacos que la
interceptan.
Radiación difusa: Parte de la
radiación que atraviesa la atmósfera es reflejada por las nubes o absorbida por
éstas. Esta radiación se denomina difusa, va en todas las direcciones, como
consecuencia de las reflexiones y absorciones, no solo de las nubes sino de las
partículas de polvo atmosférico, montañas, etc. Este tipo de radiación se
caracteriza por no producir sombra alguna respecto a los objetos opacos
interpuestos.
Radiación reflejada: Es aquella
reflejada por la superficie terrestre. La cantidad de radiación depende del
coeficiente de reflexión de la superficie. Las superficies verticales son las
que más radiación reflejada reciben.
Radiación global: Es la radiación total. Es la suma de las tres radiaciones
¿Qué diferencia la energía termosolar de la energía fotovoltaica?
Existen dos tipos de tecnología para generar electricidad a través de la
energía solar: la tecnología fotovoltaica y la termosolar. Se trata de dos
conceptos que aprovechan el sol como fuente de energía, pero que son diferentes
en cuanto a su capacidad de gestión y su adaptación a la demanda. El
crecimiento demográfico supone un reto para la humanidad, ya que conlleva un
incremento de la demanda de energía eléctrica. La solución a este reto es
compleja ya que requiere del desarrollo de sistemas eléctricos limpios y
sostenibles. Sólo de esta forma podemos limitar los efectos del cambio
climático, cuyo origen en la emisión de gases de efecto invernadero por la
actividad humana ha sido demostrado. La energía solar es una de las grandes
opciones que existen para ello y dos son los sistemas principales que se
utilizan:
La tecnología termosolar se basa en la concentración de la energía
del sol para obtener energía térmica. Esa energía térmica se usa para generar
vapor y con éste operar una turbina convencional que produce electricidad. La
energía termosolar genera electricidad de forma gestionable, es decir, cuando
la demanda lo requiera. Existen dos tipos principales de tecnología termosolar
comercial: la tecnología de torre y la cilindroparabólica. En la actualidad,
hay una potencia instalada de casi 4 GW, de los cuales 3.370 MW se distribuyen
en plantas cilindroparabólicas y 538 MW en plantas de torre termosolar.
La energía termosolar se puede gestionar para adaptar la producción a las necesidades que la demanda plantee en cada momento.
El mercado de la tecnología termosolar está determinado por la radiación solar directa (DNI por sus siglas en inglés), que es aquella que llega directamente del sol a la superficie terrestre, sin interferencias de partículas, nubes u otros elementos. Los países con una mayor capacidad instalada de tecnología termosolar son Estados Unidos y España. No obstante, se está viendo un gran crecimiento en países como Sudáfrica o Marruecos y se prevé que también formen parte del mix energético Chile, India, China y otros países en América Latina, Medio Oriente y norte de África.
Energía fotovoltaica
La tecnología fotovoltaica consiste en el aprovechamiento de la radiación del sol para generar electricidad gracias a las características químicas de ciertos materiales. Esta tecnología genera electricidad directamente por el efecto fotoeléctrico, es decir, por la radiación solar sobre materiales semiconductores. El impacto de la energía solar sobre la estructura nuclear de los materiales semiconductores genera una corriente continua. Debido a este proceso, los módulos fotovoltaicos pueden generar energía en el momento en que la luz incide sobre el material.
El desarrollo de la energía fotovoltaica depende del desarrollo de sistemas de almacenamiento que permitan superar su producción intermitente.
La tecnología fotovoltaica está presente a nivel global, siendo los principales mercados China, Alemania y Estados Unidos. Globalmente, existen un total de 145 GW de potencia instalada a día de hoy, gran parte de ella dedicada al autoabastecimiento. Su evolución dependerá de la capacidad de superar sus principales retos: la maduración del mercado de fabricación de módulos y, sobre todo, el desarrollo de sistemas de almacenamiento que permitan superar el carácter intermitente de la energía de origen fotovoltaico.
TERMOSOLAR
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FOTOVOLTAICA
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Es
gestionable, es decir, es capaz de adaptar la producción de energía a la
demanda.
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Bajo
coste.
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Se
puede hibridar con combustibles fósiles de como el gas natural. Esto permite
la reducción de emisión de gases contaminantes a la atmósfera en las plantas
convencionales, a la vez que puede alargar su vida útil.
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Amplia
área geográfica de aplicación.
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Promueve
el desarrollo socioeconómico mediante la creación de empleo y de tejido
industrial que favorecen el desarrollo tecnológico, la innovación y el
emprendimiento.
|
Bajo
coste de mantenimiento: la tecnología fotovoltaica no requiere de importantes
esfuerzos económicos y humanos para su mantenimiento.
|
En el siguiente vídeo se
explica de forma resumida toda
la información anteriormente planteada:
El Sol
Es una estrella del tipo luminosa que seencuenra en el centro del sistema solar, constituye la mayor fuente de radiacion electromagnetica de este sistema planetario. es un abola esferica casi perfecta de plasma con un movimiento convectivo interno que genera un campo magnetio atraves de un proceso dinamico. cerca de las tres cuarta parte de la masa del sol esta contituida por hidrogeno, el resto es principalmene helio, oxígeno, corbón, neón y hierro.
Se formó hace
aproximadamente 4600 millones de años a partir del colapso gravitacional de
la materia dentro de una región de una gran nube molecular. La mayor parte de esta materia se acumuló en
el centro, mientras que el resto se aplanó en un disco en órbita que se convirtió en el
Sistema Solar. La masa central se volvió cada vez más densa y
caliente, dando lugar con el tiempo al inicio de la fusión nuclear en su núcleo
La energía
del Sol, en forma de luz solar, sustenta a casi todas las formas de vida en la
Tierra a través de la fotosíntesis, y determina el clima de la
Tierra y la meteorología.
La luz del Sol en la parte superior de la atmósfera
terrestre está compuesta (por energía total) de aproximadamente un 50% de luz infrarroja, un 40% por luz visible y un 10% de luz ultravioleta. La atmósfera terrestre filtra más del 70% de
la radiación ultravioleta solar,
especialmente en las longitudes de onda más
cortas. La radiación ultravioleta solar ioniza la parte superior de la atmósfera del lado diurno
de la Tierra, haciendo a la ionosfera conductora de electricidad.
Composición:
El Sol está
compuesto principalmente por los elementos químicos hidrógeno y helio;
que representan el 74,9% y el 23,8% de la masa del Sol en la fotosfera, respectivamente. Todos los elementos más pesados,
llamados metales en astronomía, representan
menos del 2% de la masa, con el oxígeno (más o menos el 1% de la masa del Sol), carbono(0,3%), neón (0,2%), y el hierro (0,2%) siendo el más abundante
Radiación Solar
Radiación solar:
Es el conjunto de radiación electromagnética
emitida por el sol de diferentes frecuencias (luz visible, infrarrojo y ultravioleta).
La luz visible son las radiaciones comprendidas entre 0,4 µm y 0,7 µm pueden
ser detectadas por el ojo humano. Existen radiaciones situadas en la parte
infrarroja del espectro de la cual una parte es ultravioleta. No toda la
radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las
ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera.
La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia,
que mide la potencia que por unidad de superficie alcanza a la Tierra.
Radiación ultravioleta:
Es la radiación de menor longitud de onda
(360 nm), la cual lleva mucha energía e interfiere con los enlaces
moleculares. Especialmente las de menos de 300 nm, que pueden alterar las
moléculas de ADN, muy importantes para la vida. Estas ondas son absorbidas por
la parte alta de la atmósfera, especialmente por la capa de ozono.
Radiación visible:
La radiación correspondiente a la zona
visible cuya longitud de onda está entre 360 nm (violeta) y 760 nm
(rojo), por la energía que lleva, tiene gran influencia en los seres vivos. La
luz visible atraviesa con bastante eficacia la atmósfera limpia, pero cuando
hay nubes o masas de polvo, parte de ella es absorbida o reflejada.
Radiación infrarroja:
La radiación infrarroja de más de
760 nm es la que corresponde a longitudes de onda más largas, y lleva poca
energía asociada. Su efecto aumenta la agitación de las moléculas, provocando
el aumento de la temperatura. El CO2, el vapor de agua y las pequeñas gotas de
agua que forman las nubes absorben con mucha intensidad las radiaciones
infrarrojas.
La atmósfera se desempeña como un filtro,
ya que mediante sus diferentes capas distribuye la energía solar para que a la
superficie terrestre sólo llegue una pequeña parte de esa energía. La parte
externa de la atmósfera absorbe parte de las radiaciones, reflejando el resto
directamente al espacio exterior, mientras que otras pasarán a la Tierra y
luego serán irradiadas. Esto produce el denominado balance térmico, cuyo
resultado es el ciclo del equilibrio radiante.
Según el tipo de radiación se conoce que
de los 324 W/m² que llegan a la Tierra, en la parte alta de la atmósfera
(1400 W/m² es la constante solar); 236 W/m² son reemitidos al espacio
en forma de radiación infrarroja, 86 W/m² son reflejados por las nubes y
2 W/m² son reflejados por el suelo en forma de radiaciones de onda corta.
Pero el reenvío de energía no se hace directamente, sino que parte de la
energía reemitida es absorbida por la atmósfera originándose el efecto invernadero.
La atmósfera es diatérmana,
es decir, que no es calentada directamente por la radiación solar, sino de
manera indirecta a través de la reflexión de dicha radiación en el suelo y en
la superficie de mares y océanos.
Energía Solar Térmica de Alta Temperatura:
Nos referimos a la energía solar térmica de alta
temperatura a aquellos colectores solares que trabajan a temperaturas
superiores a los 500ºC. Se usan para la generación de energía eléctrica.
Las tecnologías utilizadas en energía solar
térmica de alta temperatura son:
- Captadores cilindro-parabólicos
- Centrales de torre
- Discos parabólicos
- Receptores lineales de Fresnel
Captadores solares cilindro-parabólicos:
Los captadores cilindro-parabólicos (CCP)
concentran la radiación solar mediante espejos con forma parabólica
en una tubería absorbente que pasa por el eje de la parábola. En el interior de
esta tubería absorbente se calienta un fluido que puede alcanzar temperaturas
de hasta 450ºC.
Dependiendo de la aplicación y de la temperatura a la que se
quiere alcanzar se utiliza un tipo de fluido u otro. Para una temperatura
máxima de 200ºC se puede utilizar agua desmineralizada o Etilen Glicol como
fluidos de trabajo y para temperaturas mayores de hasta 450ºC se usan aceites
sintéticos.
Este tipo de captador de concentración debe de ir
modificando su posición adaptándose a la posición del Sol mediante un giro
alrededor del eje paralelo a su línea focal para aprovechar la radiación
directa del Sol.
Centrales solares de torre:
Los sistemas de torre o receptor central están formados por
un campo de heliostatos (espejos móviles sobre 2 ejes). Los heliostatos captan
y concentran la radiación directa del Sol sobre un receptor,
instalado en la parte superior de una torre central.
El funcionamiento de la planta es sencillo, el receptor
solar central genera vapor a alta temperatura. El vapor generado se utiliza
posteriormente para mover una turbina que produce energía eléctrica.
Discos parabólicos:
Los discos parabólicos son sistemas que concentran la
energía solar en un punto en el que se sitúa el receptor solar y un motor
Stirling o una microturbina que se acopla a un alternador.
El fluido localizado en el receptor se calienta hasta
temperaturas de más de 750ºC obteniendo de esta forma una cierta energía
calorífica. Esta energía calorífica generada es aprovechada por el
motor Stirling o la microturbina para producir electricidad.
Un motor Stirling es un motor de combustión externa, lo que
quiere decir que el aporte energético puede realizarse mediante la energía
solar concentrada. Un alternador acoplado al motor Stirling aprovecha el
movimiento generado por el motor para producir energía eléctrica. La
electricidad generada se puede conectar a la red eléctrica para su venta o en
la mayoría de los casos puede servir para consumo directo. Esta tecnología todavía está en experimentación y aún es de
menor rentabilidad que la de torre o la de espejos parabólicos.
Receptores lineales de Fresnel:
Los reflectores llevan espejos planos normales y simulan la
curvatura de los espejos cilindro parabólicos (más caros) variando el ángulo de
cada fila con un solo eje de seguimiento.
La principal ventaja del sistema de receptores lineales
Fresnel es su sencilla instalación y su bajo coste aunque el rendimiento es
menor que la tecnología de Captadores Cilindro Parabólicos (CCP).
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