jueves, julio 16, 2009

Principios y tipos de Plantas Solares

En los próximos capítulos analizaremos las características de la energía solar y los distintos tipos de plantas que podemos construir aprovechando esta energía.

Características de la energía solar
Para entender cómo funcionan los distintos tipos de plantas mediante energía solar, hemos de analizar primero que es exactamente la energía solar. Cuando hablamos de la radiación solar en realidad hablamos de dos energías aprovechables, la de la luz y la del calor que genera el sol. La radiación que recibimos del sol puede ser:
Directa, cuando la energía que recibe un objeto proviene directamente del sol.
Difusa, cuando la energía que se recibe un objeto, no proviene directamente del sol, sino que la dirección de esta energía ha sido modificada por diversos factores, tales como partículas, reflexiónes del suelo, nubes, etc…

Tipos de plantas solares
Partiendo de estas premisas tenemos tres tipos de plantas solares:
Plantas que usan el calor del sol para calentar líquidos, generalmente agua para uso doméstico. Es lo que comúnmente llamamos energía solar térmica.
Plantas que usan la luz del sol para generar electricidad. Es lo que llamamos comúnmente energía solar fotovoltaica, ya que la luz del sol es convertida directamente, sin ningún proceso intermedio, en electricidad. Estas plantas usan miles de paneles de reducida potencia (normalmente de 100 a 300Wp) unidos eléctricamente. Pueden usar paneles de diversas tecnologías de las que hablaremos posteriormente. El montaje puede ser fijo, con seguimiento a 1 eje, 1,5 ejes y 2 ejes.
Las ventajas de esta tecnología son la capacidad de usar radiación solar tanto directa, como difusa y esto permite, a pesar de obtener rendimientos inferiores, poder construir plantas en zonas con radiación solar directa relativamente baja, como por ejemplo, Alemania. El seguimiento, en caso de realizarse, no debe tener una gran precisión. También al partir de paneles de un tamaño reducido es posible realizar plantas que van desde los pocos W (calculadoras) hasta los centenares de MW.
Como desventajas están la influencia negativa del calor sobre la generación ya que a una misma radiación una planta fotovoltaica produce menos cuanto más caliente está la célula y la no existencia de métodos que permitan gestionar la red eléctrica o el almacenamiento energético.

Planta Solar Fotovoltaica arquitectónicamente integrada en el edificio sede del fabricante de paneles Sanyo.


Plantas que usan el calor del sol para generar electricidad.
Es lo que llamamos energía solar termoeléctrica, ya que el calor del sol es usado para calentar un líquido, normalmente aceite o agua, llamado líquido calorportador, que a su vez mueve una turbina eléctrica. Esta turbina eléctrica puede ser alimentada a su vez por el calor de otro combustible, como por ejemplo la biomasa y por tanto permite la gestionabilidad. Al requerir concentración solo puede usar radiación solar directa y esto significa que es imprescindible algún tipo de seguimiento.
Las ventajas de esta tecnología son pues la gestionabilidad, la posibilidad de almacenamiento de energía y la afectación positiva (al contrario que la fotovoltaica) del incremento del calor ambiental.
Como desventajas está la necesidad de seguimiento, para que sea rentable económicamente es necesario una planta de gran tamaño (50MW es realmente pequeño para esta tecnología), la complejidad técnica, y sobretodo la imposibilidad de aprovechar la radiación solar difusa, lo que limita su situación geográfica en Europa a España, Portugal, Italia y Grecia.


Planta Solar Termoeléctrica mediante motores Stirling, en un seguidor de dos ejes

Planta Solar Termoeléctrica mediante Torre Central y Heliostatos

11 comentarios:

  1. Buena introducción Xavier. Recuerdo un comentario tuyo en el que afirmabas que el rendimiento máximo de un panel fotofoltáico se conseguía en los días (soleados) de frío invierno (me chocó aunque tiene su lógica). Podrías enlazar alguna gráfica de evolución de la producción mensual fotovoltáica en alguna planta española? Si lo pudiéramos comparar con una termoeléctrica sería ya para matrícula jaja, es triste pedí pero más triste es robá :D (google images me da calabazas).

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  2. Stirling Energy System ya ha sacado nuevo modelo (versión II) de su colector parabólico e hidrógeno. Lo digo por la foto jeje que no es actual del todo.

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  3. falta comentar las termoelectricas de colectores cilindro parabolicos, las que van con tubos de fluido o sales , que es la mas efectiva y probada
    http://www.solel.com/products/pgeneration/

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  4. Tal vez no lo sepas, pero en mi blog: http://quintoarmonico.no-ip.org he hecho un pequeño índice de tus artículos titulado: "La energía renovable en el sistema eléctrico español - Serie de artículos", lo puedes visitar en: http://quintoarmonico.no-ip.org/index.php?/permalink/La-energia-renovable-en-el-sistema-espanol-Serie-de-articulos.html
    Espero que no te importe, ya que en un principio lo hice para cuando los volviera a leer hacerlo más cómodamente, pero al final decidí publicarlo así.

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  5. Buenas, soy lector asíduo de tu blog, pero no logro encontrar un post dónde digas lo que cuesta generar electricidad por renovables y por nucleares. ¿Sabes dónde lo puedo encontrar?

    Gracias.

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  6. Alex, es muy dicil, por un motivo: tampoco encontrarás datos sobre lo que le cuesta realmente un avión a una aerolinea.

    El coste real es algo que siempre queda en secreto entre el comprador y el fabricante, así como las clausulas específicas del contrato.

    También te adelanto ciertos retazos de lo que seguramente es en cuanto a costes:
    1) La fotovoltaica seguramente es más cara que la nuclear.
    2) La eólica seguramente es más barata que la nuclear.
    3) La fotovoltaica probablemente será más barata que la nuclear alrededor del 2015 de seguir el nivel de inversión actual.

    En todo caso lo que si sabemos con seguridad respecto a las renovables y la nuclear es lo que nos cuesta (que creo que es lo que nos importa). Y en eso si que hay varios posts. Revisa al principio del todo los posts sobre operación del sistema eléctrico, costes ocultos y similares.

    De todas maneras te adelanto que en Esaña lo que se paga hoy, incluyendo primas en el caso de la eólica, por 1kWh nuclear es superior, a lo que se paga por 1kWh eólico y en todo caso la nuclear cobra precios de mercado, es decir, exactamente lo mismo que cualquier otra energía.

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  7. dan, miraré de poner algunos datos. Manejo la monitorización de varias plantas, pero la información es confidencial, así que igual tardo porque tengo que pedir permiso.

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  8. "en España lo que se paga hoy, incluyendo primas en el caso de la eólica, por 1kWh nuclear es superior, a lo que se paga por 1kWh eólico y en todo caso la nuclear cobra precios de mercado, es decir, exactamente lo mismo que cualquier otra energía." Aquí hay un error... La prima actual de la eólica el 7,3 c€ KWh y el precio medio de mercado de ayer fue 3,5 c€ justo la mitad.

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  9. Dices que para que las plantas termosolares sean rentables han de tener un tamaño considerable.

    A continuación lo remarcas dando del dato de que 50MW es realmente poco para esta tecnología.

    Y me ha sorprendido porque precisamente muchas de las plantas termosolares que he leído en los medios que se están construyendo en España están en torno a dicha capacidad máxima de producción.

    Además de que el coste por cada una de esas plantas parecen superar con creces el coste de los 200 millones de euros.

    Me gustaría conocer tu opinión al respecto. ¡gracias y enhorabuena por el blog!

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  10. Vaya, espero que leas esta respuesta unos meses después. Tengo que cuidar esto de seguir los mensajes.

    En España se hacen plantas de 50MW por imperativo legal. Para recibir la prima hay que estar en el REPE (Registro Especial de Productores Eléctricos) y el REPE no cubre instalaciones de más de 50MW. Justamente los 50MW demuestran que es poco para esta tecnología y que se está estirando al máximo posible, por temas de rentabilidad y tecnológicos, el tamaño de la planta.

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  11. ¡Respuesta leída y agradecida! :)

    La verdad es que ahora se abren otraa dudaa: ¿se están construyendo peores instalaciones (o al menos más caras en cuanto a costes de producción de energia y construcción) para estar en el REPE?
    ¿O las plantas no son más caras ni peores, solo más pequeñas?

    ¿está el REPE mal planteado?

    No quiero abusar de su amabilidad. Lo dejo ahí :)

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    ¡¡muchas gracias nuevamente por la respuesta!!

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