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Energía

La conversiÓn termoelÉctrica y termoiÓnica

Para conseguir energía eléctrica a partir de calor existe la posibilidad de utilizar procesos directos de conversión. Uno de estos procesos directos de conversión utiliza el efecto termoeléctrico asociado al calentamiento de la unión de dos materiales conductores diferentes, que pueden ser metales o semiconductores.

Para aplicaciones que requieren entre 80 y 120ºC, existen los colectores de vacío que suelen emplear una superficie de captación formada por una serie de tubos con aletas, recubiertos de una superficie selectiva y circulando el fluido caloportador en su interior.

Para alcanzar mayores temperaturas, resulta imprescindible concretar la radiación solar mediante procedimientos ópticos con dispositivos de lentes. Sin embargo, estos procedimientos son muy costosos y únicamente se han utilizado para la investigación de procesos de conversión fotovoltaica.

Helióstato

En la actualidad, los procedimientos más desarrollados en las instalaciones de media temperatura son los de reflexión mediante espejos. Para este rango de temperaturas, corresponden a los concentradores lineales con superficie reflexiva cilindroparabólica.

Los colectores cilindroparabólicos constan de un espejo cilindro-parabólico que refleja toda la radiación solar recibida sobre un tubo de vidrio dispuesto a lo largo de la línea focal del espejo y en cuyo interior se encuentra la superficie absorbente en contacto con el fluido caloportador. Esta disposición del absorbedor y del fluido caloportador pretende reducir las pérdidas por convicción.

El fluido se calienta hasta 390ºC aproximadamente y se bombea a través de una serie de intercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado que alimenta una turbina convencional que genera electricidad.

El problema de esta tecnología es la durabilidad de los espejos. El vidrio con bajo contenido en hierro es la opción más usada y de los metales especulares, los más adecuados son el aluminio y el acero inoxidable. La opción más utilizada es el aluminio pro su ligereza y precio, pero para asegurar un rendimiento adecuado, debe ser de una gran pureza.

Las aplicaciones más habituales en las instalaciones de media temperatura son la producción de vapor para procesos industriales y la generación de energía eléctrica. Otras aplicaciones son la desalinización y la refrigeración mediante energía solar.

La conversión termoeléctrica
y termoiónica son aun tema
de investigación

Las perspectivas de coste de esta tecnología son mayores que las de las centrales de torre o las paraboloidales debido a la baja concentración solar y, en consecuencia, a las bajas temperaturas y eficiencia. No obstante, con la experiencia existente en la operación de estas plantas, las continuas mejoras tecnológicas y las reducciones de coste en operación y mantenimiento, esta tecnología resulta la menos costosa, y la más fiable también para operaciones a corto plazo.

Para conseguir temperaturas superiores, fundamentalmente para la producción de energía eléctrica, es preciso recurrir a tecnologías de alta temperatura. En estos casos se necesita una mayor concentración de radiación solar y, por tanto, realizar el seguimiento en dos ejes eficiencia. El calor añadido se utiliza para ionizar un gas, y este gas conductor se expande en un conducto donde actúa un campo magnética. El movimiento del gas es sostenido por una diferencia de presión entre la cámara donde es calentado y el final del conducto donde se expande.

En definitiva, el generador magneto-hidrodinámico convierte energía cinética de cargas eléctricas móviles en energía eléctrica asociada a una corriente inducida a través de la turbina. Se requieren elevadas temperaturas para que se produzca la ionización del gas, que se puede favorecer añadiendo partículas de polvo metálico. Si la fuente de calor es un carbón de elevado contenido en azufre, el generador magneto-hidrodinámico tiene la ventaja de que los gases de emisión están prácticamente libres de azufre.



Redacción Ambientum

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