Sistema térmico de energía solar de concentración genera electricidad y calor Para diversas industrias, como la desalinización de agua, la recuperación de petróleo y más. La Oficina de Tecnologías Solares (SETO) del Departamento de Energía de EE. UU. apoya la investigación en CSP para mejorar el rendimiento, reducir costos y aumentar la confiabilidad. Durante la última década, los costos de la electricidad de CSP se han reducido en más de un 5% gracias a mejores sistemas y al mayor uso del almacenamiento de energía térmica, lo que permite la energía solar continua. SETO busca reducir aún más los gastos de CSP a $0.05 por kilovatio hora para instalaciones de carga base con un mínimo de 12 horas de almacenamiento de energía térmica.
Las instalaciones de energía solar térmica de concentración son Generalmente se emplean en proyectos a gran escalaLas plantas de CSP a escala de servicio público ofrecen diversas configuraciones. Los sistemas de torres de energía disponen de espejos en una disposición circular alrededor de una torre central, que funciona como receptor.
Configuración del sistema de energía solar térmica de concentración
Los métodos de concentración de energía solar térmica (CSP) pueden aprovechar la energía solar para producir electricidad Convertir la luz solar en energía de turbinaEstas tecnologías subyacentes también pueden utilizarse para proporcionar calor para diversos usos industriales, como el procesamiento de minerales, la desalinización de agua, el procesamiento de alimentos, el aumento de la recuperación de petróleo y la producción química.
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Funcionamiento de la CSP
La funcionalidad de la energía solar térmica de concentración Implica configuraciones de espejo Concentrar la energía solar en un receptor y transformarla en calor. Este calor se convierte en vapor para impulsar una turbina y generar energía eléctrica. La capacidad de almacenamiento de la CSP la hace adaptable al uso de energías renovables, almacenando energía para periodos con poca luz solar.
Los sistemas de CSP pueden combinarse con otras fuentes de energía para formar plantas híbridas. Pueden combinarse con centrales térmicas que utilizan combustibles como carbón, gas natural o biocombustibles.
Hay cuatro tecnologías CSP:
- Sistemas de antena parabólica: Los platos parabólicos concentran la luz solar en un receptor con un sistema de seguimiento, generando altas temperaturas adecuadas para reactores solares.
- Sistemas cilindroparabólicos:Los reflectores curvos concentran la energía solar en un tubo receptor que contiene aceite térmico y lo calienta para generar electricidad.
- Sistemas de torres de energía: Los espejos o helióstatos rastrean y enfocan la luz solar sobre un receptor situado en lo alto de una torre, calentando un fluido que a menudo son sales fundidas para generar vapor para una turbina.
- Sistemas lineales de Fresnel: Filas de espejos planos en el suelo reflejan la luz solar hacia un tubo receptor, similar a los sistemas de canaletas y torres, con potencial para la integración de almacenamiento.
PV vs. CSP
La principal distinción entre la energía solar fotovoltaica y la CSP radica en sus métodos de generación de energía eléctrica.
Los sistemas de energía solar térmica de concentración emplean diversas configuraciones de espejos para aprovechar la energía solar, impulsando un motor térmico para producir energía eléctrica. En contraste, los paneles solares fotovoltaicos... utilizar directamente la luz del sol, convirtiéndolo en electricidad.
A diferencia de la CSP, las células fotovoltaicas absorben la luz, estimulando a los electrones para generar una corriente. Esta corriente continua (CC) se captura y se convierte en corriente alterna (CA) mediante inversores para su distribución en la red eléctrica.
Los sistemas CSP se destacan en el almacenamiento de energía a través de Tecnologías de almacenamiento de energía térmica (TES), lo que permite el uso de energía en ausencia de luz solar. Por otro lado, los sistemas fotovoltaicos no pueden almacenar energía térmica, ya que dependen de la luz solar directa en lugar del calor. En consecuencia, Los sistemas CSP son más eficaces para el almacenamiento de energía y eficiencia general.
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Pros y contras de la CSP
Los beneficios del CSP son:
- Es una fuente de energía renovable y sostenible que reduce su huella de carbono. A diferencia de los combustibles fósiles, la CSP aprovecha los recursos naturales de la Tierra, beneficiando al medio ambiente y abordando cambio climático.
- La CSP garantiza una mayor suministro de energía constante En comparación con la energía solar fotovoltaica y eólica gracias al almacenamiento de energía en sales fundidas, lo que garantiza la fiabilidad.
- La fácil integración en las centrales eléctricas existentes, incluso las que utilizan combustibles fósiles, da como resultado menores costos de operación que las alternativas basadas en energía nuclear y en hidrocarburos.
- La CSP, combinada con otras fuentes de energía, mejora la seguridad de la red y satisface las futuras necesidades de electricidad. Además, facilita la recuperación de petróleo al producir vapor para concentrar el petróleo pesado y facilitar su bombeo.
- Existe potencial para que la CSP sirva como forma de energía portátil, como se ve en los estudios Explorando su uso en la generación de hidrógeno rentable para el transporte.
Si bien la energía solar térmica de concentración ofrece varias ventajas, también enfrenta desafíos.
- Dependencia de la ubicación, que requiere grandes áreas de tierra como la energía solar fotovoltaica y eólica, limita su viabilidad en regiones pobladas.
- Las operaciones que requieren un uso intensivo de agua para impulsar turbinas y enfriar reactores aumentan preocupaciones ambientales, y el agua de mar plantea posibles problemas de radiación solar.
- Las plantas de CSP pueden atraer animales debido a la luz, lo que supone riesgos para algunas especies.
- la tecnología es costoso de ejecutarLos materiales de almacenamiento térmico son costosos y difíciles de obtener. La sal fundida, una opción común, tiene limitaciones operativas.
- La competencia de la energía solar fotovoltaica y la energía nuclear obstaculiza el desarrollo de la CSP, lo que supone un riesgo de obsolescencia en medio de avances en otras fuentes de energía.
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