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El sueño de la chimenea solar: De una propuesta española en 1903 a la central de Manzanares

El 25 de agosto de 1903, la revista La Energía Eléctrica, publicaba un artículo del coronel de artillería Isidoro Cabanyes titulado “Proyecto de motor solar”

 

 

 

Después de describir las maquinas solares inventadas hasta el día como de poca importancia industrial por la escasa potencia alcanzada, propone el nuevo concepto de chimenea solar con dos particularidades:
  • Un colector solar en su base, destinado a calentar el aire del interior de la chimenea y provocar así una corriente ascendente por ella
  • Un generador eólico en forma de turbina destinado a transformar esa corriente de aire ascendente en un trabajo mecánico que produjese energía eléctrica
El artículo incluía además detalles constructivos de la chimenea solar, pero a falta de más noticias, tenemos que suponer que Isidoro Cabanyes no llego a materializar su propuesta.
En 1903, debemos recordar que la sociedad no tenía la conciencia actual sobre el medioambiente y la sostenibilidad, al igual que no había un pensamiento general de dependencia de los combustibles fósiles.
Sin embargo, en 1981 en los comienzos del despegue de la energía solar, el Ministerio Alemán de Investigación y Tecnología (BMFT) con la eléctrica española Unión Fenosa, promovieron la construcción de una chimenea solar basada en los mismos principios en la localidad manchega de Manzanares.
La chimenea tenía una altura de 195m. (en esos momentos la estructura metálica más alta de España) 10m. de diámetro y un peso aproximado de 200 toneladas (poco si se consideran sus dimensiones).
El colector solar era un enorme invernadero de plástico de forma redonda de 240m de diámetro y formado por cuadrados de 6m de lado. Los plásticos estaban situados a 2m. del suelo mediante columnas en sus nudos. En la base de la chimenea se instalo un generador eólico de 50kW de potencia.
En ninguna publicación de la chimenea solar de Manzanares se hace mención al proyecto de Isidoro Cabanyes, así que aunque existen paralelismos debemos suponer que no tenían conocimientos de su proyecto.
El proyecto de la chimenea solar de Manzanares tuvo defectos en su construcción y como consecuencia la chimenea término por derrumbarse en una tormenta en 1989, poniendo fin a esta página de la historia sobre las chimeneas solares.
Los sueños merecen siempre simpatía y si la precursora idea de Isidoro Cabanyes fue llevada a la práctica casi 80 años después, no sabemos si en un futuro la idea de chimenea solar se volvera a retomar.

 

Solucar y la Tecnología de Torre

Dentro de la plataforma Solucar, situada en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), se encuentran PS10 y PS20, la primera y segunda plantas comerciales de tecnología de torre del mundo.

En la tecnología de torre, un campo de helióstatos o espejos móviles que se orientan según la posición del sol, reflejan la radiación solar para concentrarla hasta 600 veces sobre un receptor que se sitúa en la parte superior de una torre. Este calor se transmite a un fluido con el objeto de generar vapor que se expande en una turbina acoplada a un generador para la producción de electricidad.

El funcionamiento de la tecnología de torre se basa en tres elementos característicos: los helióstatos, el receptor y la torre.

  • Los helióstatos tienen la función de captar la radiación solar y dirigirla hacia al receptor. Están compuestos por una superficie reflectante, una estructura que le sirve de soporte, y mecanismos que permiten orientarlo para ir siguiendo el movimiento del sol (lo que implica tanto los sistemas necesarios para el movimiento del helióstato como los sistemas de control). Las superficies reflectantes más empleadas actualmente son de espejos de vidrio.

  • El receptor, que transfiere el calor recibido a un fluido de trabajo, que puede ser agua, sales fundidas, etc. Este fluido es el encargado de transmitir el calor a la otra parte de la central termosolar, generalmente a un depósito de agua, obteniéndose vapor a alta temperatura para producción de electricidad mediante el movimiento de una turbina. Los últimos avances e investigaciones se centran en la obtención de torres de alta temperatura con fluidos caloportantes tales como aire, sales…

  • La torre sirve de soporte al receptor, que debe situarse a cierta altura sobre el nivel de los helióstatos con el fin de evitar, o al menos reducir, las sombras y los bloqueos.

Las altas temperaturas (superiores a 1000º C) que se pueden alcanzar con esta tecnología permiten aspirar a elevados rendimientos en la generación de electricidad, incluso por encima del 25 % en la transformación de radiación solar a electricidad.

Para la instalación de plantas de tecnología de torre, existen ciertos requerimientos como:El clima, la viabilidad económica de un proyecto termosolar depende de forma directa de los valores de irradiación solar directa que se registran anualmente en la zona considerada para la implantación.

  • El clima, la viabilidad económica de un proyecto termosolar depende de forma directa de los valores de irradiación solar directa que se registran anualmente en la zona considerada para la implantación.
  • La orografía: Una superficie plana facilita las labores de diseño y construcción del campo solar.
  • Disponibilidad de conexión eléctrica a la red.

La central solar PS10, primera planta comercial de tecnología de torre del mundo, está formada por 624 heliostatos de 120 m 2 (75 000 m 2 de área total de helióstatos) que concentran la radiación solar que reciben sobre el receptor que se sitúa en la parte superior de una torre de 115m de altura.

El receptor solar genera vapor a alta temperatura que posteriormente se emplea para mover una turbina, siendo la potencia instalada de 11 MW.

El receptor de PS10, consiste en un receptor para generación directa de vapor saturado, compuesto de cuatro paneles verticales de 5,5 m de anchura y 12 m de altura. Están dispuestos en una configuración semicilíndrica, y se alojan en una cavidad con una apertura de 11m x 11m.

En condiciones nominales de operación, el receptor de PS10 debe poder suministrar 50 MWt de vapor saturado a 257º con un rendimiento superior al 92% respecto a potencia. La electricidad producida abastecerá a 5500 hogares y ahorrar 6700 t de CO2 al año.

La PS20, la segunda planta comercial de torre del mundo, incorpora avances tecnológicos muy importantes, respecto a la primera torre, la PS10: un receptor con más eficiencia, y diversas mejoras en los sistemas de control y operación, y en el sistema de almacenamiento térmico de energía.

PS20 está formada por un campo solar de 1 255 heliostatos (con dimensiones y=940m x=1000m y un total de 940.000 m2). Cada heliostato de 120 metros cuadrados de superficie refleja la radiación solar que reciben sobre el receptor situado en la torre de 165 metros de altura produciendo el vapor que permite la generación de electricidad en la turbina.Con 20 megavatios de potencia, el doble que la PS10, la nueva central solar PS20 producirá la energía limpia suficiente para alimentar a 10 000 hogares, y evitará la emisión a la atmósfera de aproximadamente 12 000 toneladas de CO2.

Vía: http://www.abengoasolar.com/