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Inflatable solar collectors for a low cost CSP Plant with irreducibly small carbon footprint

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Un captador solar inflable proporciona energía solar sin emisiones de carbono

Investigadores financiados con fondos europeos desarrollaron un nuevo tipo de tecnología rentable y fácil de transportar. Dicha tecnología concentra los rayos del sol para generar calor y electricidad mediante un amplio tubo inflable portátil.

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Los espejos o lentes pueden concentrar una gran cantidad de luz solar en una pequeña superficie para generar calor y electricidad. Esta tecnología, denominada energía solar concentrada (CSP, por sus siglas en inglés), presenta un enorme potencial para la producción de energía comercial en el norte de África, Oriente Próximo y las regiones meridionales de los Estados Unidos y Europa, donde la hora punta de consumo de la tarde no puede cubrirse de forma eficaz mediante células fotovoltaicas. Sin embargo, un obstáculo es que la actual tecnología CSP resulta demasiado cara para compensar este déficit. El proyecto HELIOtube descartó la tecnología CSP convencional, porque necesita unos colectores cilindro-parabólicos de espejo de cristal pesados y caros. En lugar de esto, se centraron en desarrollar una alternativa ligera y barata que utiliza unos amplios cilindros inflables para concentrar los rayos solares. Estos se mantienen en su sitio mediante unos anillos metálicos, que forman parte de un diseño modular y ayudan a que el tubo rote siguiendo el movimiento del sol. El responsable del proyecto, Christoph Schnabel, explica: «El equipo fabricó un HELIOtube de tamaño natural (220 metros de longitud y 9 metros de diámetro) que instalamos en una planta de demostración real». Un nuevo enfoque para la energía solar Para crear el cilindro, se utilizó un material reciclable, ligero, flexible y muy duradero. El cilindro consta de tres películas de plástico: una película base, una película transparente y una película de espejo. La película de espejo divide el concentrador en dos cámaras estancas situadas a lo largo de la superficie del tubo. Las pequeñas diferencias de presión entre las cámaras superior e inferior arquean la película de espejo hacia abajo para crear un canal de espejo. Esto concentra los rayos solares con un factor de 100 y calienta el fluido térmico que atraviesa el receptor en la cámara superior a una temperatura de hasta 400 °C. Cada HELIOtube produce alrededor de un megavatio de energía térmica y estos pueden conectarse para formar una central eléctrica de energía solar térmica. La energía generada se utiliza directamente en varios procesos industriales o se convierte en electricidad mediante una turbina de vapor. Por tanto, el sistema puede aplicarse a pequeña escala, como en la calefacción industrial, o en servicios públicos para la generación de electricidad a gran escala. El tubo laminado HELIOtube pesa un 90 % menos que un colector cilindro-parabólico similar y puede transportarse fácilmente en un contenedor estándar de 40 pies y, luego, inflarse en el emplazamiento designado. Esto reduce considerablemente los costes de producción, transporte e instalación. Una ventaja adicional considerable es que el material innovador utilizado para crear el cilindro reduce drásticamente la necesidad de la preciada agua dulce de las actividades de limpieza. Partículas como la arena y el polvo pueden expulsarse con aire comprimido, lo cual reduce el consumo de agua. Una tecnología validada Los investigadores llevaron a cabo estudios pormenorizados sobre el viento en un modelo a escala para identificar el tamaño de los dispositivos de protección contra el viento que se necesitaban y determinar y probar la configuración final de la geometría del tubo. «Pudimos analizar una enorme cantidad de datos», comenta Schnabel. «Esto nos permitió comprender y optimizar el sistema y mostrarlo a posibles clientes, de forma que nos hizo un hueco en la escena internacional como proveedor tecnológico». El experimento piloto de HELIOtube, realizado a gran escala en España, demostró que esta tecnología de colector más barata y que utiliza menos recursos para centrales de CSP puede establecer un estándar para generar una menor huella de carbono en las centrales eléctricas. Según Schnabel: «Nuestra tecnología podría ser la más flexible del mercado en este momento y puede admitir casi cualquier posible aplicación de clientes». HELIOtube se convertirá en un motor importante para el uso de CPS respetuosa con el medio ambiente para aplicaciones industriales y generación de electricidad. «El objetivo final es incrementar las renovables en la cesta energética mundial y ampliar el uso de la CSP en una mayor base de clientes, así como incrementar su aceptación generalizada», concluye Schnabel.

Palabras clave

HELIOtube, energía solar concentrada (CSP), película, receptor térmico, central eléctrica

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