Notas sobre Stirlings
Materiales para Discos y motor Stirling
1.4. Sobre los materiales reflexivos para los concentradores solares:
La tabla aporta información sobre las reflectancias de distintos materiales. El estudio de la reflectancia espectral de los materiales, permite aplicar una mayor precisión al balance térmico, seleccionando adecuadamente los materiales. Entre el acero galvanizado, inoxidable y el aluminio el producto de la reflectancia espectral por el espectro solar es máximo para el aluminio, por lo que se elige éste como alternativa viable para el proyecto. Para el caso de las tres muestras, los valores son máximos en las zonas visibles.
Notas: Reflectividades globales de algunos materiales
PVC blanco 0,871 ;
Fibra de vidrio pintada de blanco 0,709
Aluminio de alta reflectividad (verde) 0,839
Espejo de vidrio de 2 mm 0,795
Aluminio de alta reflectividad (rosado) 0,853
Espejo de vidrio de 3 mm 0,754
Aluminio de alta reflectividad (celeste) 0,820
Espejo de vidrio de 4 mm 0,712
Chapadur prepintado blanco 0,741
Acero inoxidable 0,572
Chapa galvanizada 0,588
Mylar 0,833
Chapa pintada de blanco nueva 0,582
Papel de aluminio 0,799
Chapa pintada de blanco envejecida 0,656
Sobre los materiales absorbentes de radiación:
Uno de los compuestos más estudiados para su empleo como film selectivo para la utilización en conversión foto-térmica de la luz solar es el Cr2O3 negro. Estas películas selectivas tienen la propiedad de ser altamente absorbentes de la luz solar y poseer una relativamente baja emitancia térmica, o sea poseen una elevada absortividad (α) y una baja emisividad (ε). α/ε . La pintura negro mate posee una emisividad térmica muy alta, y no la suficiente resistencia a las altas temperaturas, por lo cual no resulta una alternativa conveniente.
Una excelente combinación es utilizar al SnO2 (dióxido de estaño) conductivo para formar la estructura SnO2 conductivo/Cr2O3 , que debido al hecho de que el compuesto SnO2 es altamente reflectante del IR, logra bajar la emitancia térmica del absorbedor, pudiéndose obtener valores de α= 0.92 y ε= 0.15, además de buena estabilidad térmica a altas temperaturas.
CONVERSIÓN DEL CALOR CONCENTRADO EN ELECTRICIDAD
2.1. Sobre la conversión del calor solar en electricidad (estado de conocimientos):
Discos parabólicos (o colectores parabólicos puntuales):
Con un rendimiento típico de unos 10 kW las centrales de discos parabólicos son apropiadas para un uso descentralizado. En este concepto un espejo parabólico de 2 ejes dirigido hacia el sol, concentra la energía solar directamente al foco de un absorbedor instalado en el espejo.
En este se calienta un gas (helio o aire) hasta aproximadamente 900 ºC para la impulsión de un motor stirling o un turbina de gas que se encuentra inmediatamente al lado del absorbedor.
Las centrales de discos parabólicos han demostrado con éxito su madurez en muchos años de pruebas y con hasta un 30% de rendimiento han logrado la mejor cifra probada en la energía solar. Un paso próximo consistirá garantizar una reducción de los costes durante la fabricación en serie.
Conversión termodinámica
Ciclo Stirling: un sistema de disco parabólico-ciclo Stirling consta de un espejo parabólico de gran diámetro con un motor de combustión externa tipo ‘Stirling’ emplazado en su área focal. El espejo parabólico realiza seguimiento solar continuado, de manera que los rayos solares son reflejados en su plano focal, obteniéndose así un mapa de energía solar concentrada, de forma gaussiana y varias decenas de kW.
El motor Stirling es un motor de combustión externa que emplea el ciclo termodinámico del mismo nombre y que presenta dos ventajas que le hacen muy adecuado para esta aplicación:
• Es de combustión externa, es decir, el aporte energético puede realizarse mediante la luz solar recogida por el disco parabólico y concentrada en su zona focal.
• Es un ciclo de alto rendimiento termodinámico.
El motor Stirling lleva acoplado un alternador, de manera que dentro de un mismo bloque situado en el foco del disco concentrador se realiza la transformación de la energía luminosa en electricidad que se puede inyectar en la red eléctrica ó bien destinarla a consumo directo en alguna aplicación próxima al lugar de emplazamiento.
El rango óptimo de potencias para ser competitivo en el mercado energético estaría en el orden de unas decenas de kilowatios donde aspiraría a competir con sistemas ya comerciales como los fotovoltaicos
Felicidad es querer lo que se hace, no hacer lo que se quiere.