Termosolar: Abengoa Solar diseña un receptor solar para disco Stirling

Los sistemas disco Stirling son unidades de generación de electricidad que usan la radiación solar como fuente de energía. La capacidad de una sola unidad está entre 3 y 50 kWe. Los sistemas disco Stirling transforman con alta eficiencia la radiación solar concentrada en energía eléctrica.

Los componentes esenciales del sistema son:

• Concentrador solar parabólico.
• Sistema de seguimiento.
• Motor Stirling con generador eléctrico.
• Intercambiador de calor solar (receptor solar).

El modo de funcionamiento de un sistema de disco Stirling es el siguiente: el concentrador refleja la radiación solar hacia el receptor que está situado en el punto focal del concentrador. La radiación solar se absorbe en el receptor y este calienta el gas (helio o hidrógeno) del motor Stirling a temperaturas que rondan los 650ºC. Este calor se convierte en energía mecánica en el motor Stirling. Un generador eléctrico convierte esta energía mecánica en electricidad. Para conseguir que la radiación reflejada incida en el punto focal durante todo el día, un sistema de seguimiento solar mueve el concentrador continuamente para seguir la trayectoria del sol.

La tecnología de los receptores solares se desarrolla en función del tipo de proceso en el que se vaya a utilizar, es decir, el tipo de planta y el ciclo utilizado. La invención que se presenta se refiere a la planta de recepción solar con disco y el ciclo es el de Stirling. Por supuesto, es interesante conocer los antecedentes y desarrollos previos utilizados en aplicaciones solares. Las tecnologías utilizadas para plantas solares de receptores de torre suponen un referente de aplicación.

En particular, para el disco parabólico Stirling se utilizan dos tipologías de sistemas receptores:

• Sistemas receptores externos.
• Sistemas receptores de cavidad.

La invención tiene como objetivo proporcionar un receptor solar que, superando las deficiencias encontradas en los anteriores diseños:

– Aumente la resistencia a fatiga térmica

– Minimice las sombras entre tubos

– Que sea de tubos directamente iluminados, para simplificar el sistema evitando la inclusión de un fluido caloportador intermedio y de un intercambiador de calor adicional así como para flexibilizar el diseño óptico del
concentrador y que el motor pueda funcionar en otras posiciones que no sea de espaldas al sol

– No deje huecos entre los tubos al deformarse por dilataciones, escapándose la radiación solar concentrada por dichos huecos

– Fácilmente soldable

– Que reduzca las pérdidas de carga.

El nuevo diseño permite pues aumentar la eficiencia del disco y reducir los costes de fabricación y de operación y mantenimiento.

Además ofrece la posibilidad de:

– Refrigerar fácilmente ante sobretemperaturas (ventilador)

– Independizar el receptor de la cavidad y de la carcasa del aislante que lo pueda cubrir, para hacerlo más versátil y facilitar el mantenimiento

– Tener la posibilidad de integrar un quemador para hibridación, es decir, añadir un quemador de gas al motor Stirling para lograr una planta híbrida donde el quemador debe generar una llama que caliente por radiación y convección los tubos del receptor; teniendo en cuenta el diseño del receptor de serpentín, la llama quedaría alojada en el hueco que definen los tubos y la transmisión de calor queda optimizada,

– Simplificar los procesos de fabricación y facilitar la construcción.

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