Un sistema novedoso aprovecha el calor residual de los sistemas de energía fotovoltaica de concentración
Con la CPV solamente se convierte en electricidad una parte reducida de la energía solar incidente, mientras que la mayor parte se disipa como calor residual. Este exceso de calor a baja temperatura se utiliza frecuentemente en sistemas CPV/térmicos convencionales. En el ámbito del proyecto CPV/RANKINE (Improving the performance of concentrating PV by exploiting the excess heat through a low temperature supercritical organic Rankine cycle), varias entidades de Bélgica, Grecia, España y Suecia han colaborado para recuperar ese calor de bajo nivel e introducirlo en una máquina térmica consistente en un ciclo Rankine supercrítico orgánico (SORC). Los participantes del proyecto han escogido este método al resultar superior al ciclo subcrítico en lo que se refiere a la producción energética neta a bajas temperaturas. El fluido operativo es un refrigerante que puede hervir a bajas temperaturas. El equipo del proyecto CPV/RANKINE ha conseguido a continuación integrar el sistema SORC en un sistema CPV/térmico. Dependiendo de la estación del año, este sistema combinado puede resultar hasta un cuarenta por ciento más eficiente que un sistema fotovoltaico plano convencional y aumentar la producción energética anual. Después de estudiar cuidadosamente los diseños de intercambiadores de calor, los investigadores han decidido proceder con un intercambiador de calor de serpentín helicoidal que dispone de una estructura compacta y un coeficiente de transmisión de calor elevado. Durante las pruebas, el intercambiador de calor supercrítico ha proporcionado resultados excelentes tanto en operación subcrítica como en supercrítica y ha alcanzado eficiencias de hasta el seis por ciento. El sistema CPV/térmico consiste en diez colectores solares que generan calor y electricidad simultáneamente al combinar un panel fotovoltaico con colectores solares en el mismo módulo. Se ha dedicado un gran esfuerzo a adaptar los colectores solares para operar a temperaturas superiores a las habituales (95 °C). Los participantes en el proyecto han logrado montar una instalación de cien metros cuadrados con el sistema combinado que produce un quince por ciento más de electricidad que un sistema convencional CPV/térmico parecido bajo las condiciones climatológicas de Atenas. Ese tipo de configuración garantiza asimismo que el sistema SORC aproveche todo el calor de bajo nivel cuando no se necesita. El sistema creado permite disponer de un grupo generador alternativo a pequeña escala para producir energía a partir del sol. Es adecuado para edificios comerciales y de viviendas, así como para otras aplicaciones, como la producción de calor y electricidad, la desalinización de agua y la refrigeración.
Palabras clave
Calor residual, energía fotovoltaica de concentración, electricidad, intercambiadores de calor, ciclo Rankine supercrítico orgánico
