Métodos para convertir la energía solar y su eficiencia.

La radiación del Sol todo el tiempo lleva energía a la Tierra. Esto es esencialmente energía electromagnética. El espectro de la radiación electromagnética del sol se encuentra en un amplio rango: desde las ondas de radio hasta los rayos X. El máximo de su intensidad cae en la luz visible, es decir, en la parte amarillo verdosa del espectro. En general, se puede decir que la energía de la radiación solar controla la vida en la Tierra, el clima y el clima en nuestro planeta: toda la naturaleza viva en la Tierra debe su existencia al Sol.

El hecho es que desde el Sol, hasta las capas superiores de la atmósfera de la Tierra, el poder en forma de radiación llega continuamente en forma de radiación del orden de 174 petavatios (peta - 10 al grado 15). Al mismo tiempo, el 16% de la energía entrante es absorbida por las capas superiores de la atmósfera, y el 6% se refleja de ella. Dependiendo de las condiciones climáticas, hasta el 20% también se refleja en las capas medias de la atmósfera, y aproximadamente el 3% de la energía proveniente del Sol se absorbe.

Por lo tanto, nuestra atmósfera dispersa y filtra una parte significativa del espectro, sin embargo, pasando a su superficie una porción considerable en forma de infrarrojos y un poco de ultravioleta. Como resultado, podemos observar el ciclo del agua en la naturaleza, la fotosíntesis de las plantas, y tenemos una temperatura promedio de la superficie de la tierra de aproximadamente 14 ° C.

La tecnología que permite a la humanidad usar esta energía casi y conscientemente se llama energía solar. Y esta situación no está exenta de fundamentos, porque según los científicos, el potencial de la energía del Sol, que puede aceptarse en la superficie de la tierra y convertirse en una forma útil para los humanos, es hoy en día de casi 49,9 exajulios por año (exa - 10 a 18 grado), que supera las 10.000 necesidades actuales de la humanidad.

Incluso en Alemania, donde el clima no es muy soleado, la energía que idealmente podría obtenerse del Sol sería 100 veces mayor que las necesidades de todo el país. Y en Austria, hasta 1480 kWh por año por 1 metro cuadrado de la superficie terrestre. Y solo el 50% de esta energía es recibida en el país por concentradores solares, calentando el refrigerante en su foco.

A continuación, echemos un vistazo a los métodos más aceptables para convertir la energía solar hasta la fecha y evaluémoslos. coeficiente de rendimiento (COP).

Colector solar

Los colectores solares, aunque se relacionan con instalaciones de baja temperatura, pueden producir alrededor de 1250 kWh por metro cuadrado de energía por año. Aquí se obtiene energía en forma de calor, adecuada para calefacción industrial y suministro de agua caliente.

En la práctica, la instalación convierte la energía proporcionada por la luz visible y la radiación infrarroja cercana en calor, ya que el refrigerante, el agua, se calienta aquí. En ausencia de recolección de calor (estancamiento), los recolectores de este plan pueden calentar agua a 200 ° C.

La instalación tiene un recubrimiento de un absorbente especial que absorbe bien la radiación solar y transfiere calor al sistema de conducción de calor. El recubrimiento selectivo suele ser pulverización con óxido de níquel negro u óxido de titanio. La eficiencia promedio de tales instalaciones es del 50%.

Cilindro parabólico espejo

Las instalaciones basadas en espejos cilíndricos parabólicos pertenecen a instalaciones de temperatura media. Le permiten obtener 375 kWh por metro cuadrado de energía eléctrica y térmica por año. El objetivo de dicha instalación es un tubo (dentro del cual un refrigerante es aceite) o un convertidor fotoeléctrico. El aceite en el tubo se calienta aquí a 350 ° C y aún más.

Un cilindro parabólico, del cual se recluta una gran central eléctrica, tiene una longitud de hasta 50 metros.La eficiencia térmica de los concentradores parabólicos alcanza el 73% a una temperatura media de calentamiento de 350 ° C. La eficiencia promedio de tales instalaciones alcanza el 20%.

Sistemas heliostáticos

Los sistemas solares pertenecen a instalaciones de alta temperatura. Reciben 500 kWh por metro cuadrado de energía eléctrica por año, además, las unidades heliostáticas permiten recibir energía térmica. Aquí, el portador de calor a base de sodio y gas (sistema de doble circuito con sal térmica) se calienta. Muchos espejos reflejan la radiación solar y la dirigen a un tanque con refrigerante ubicado en la parte superior de la torre. La eficiencia de tales sistemas alcanza el 20%.

Batería solar

Los paneles solares pertenecen a instalaciones de energía eléctrica, y permiten recibir 250 kWh de electricidad por año con la ayuda de convertidores fotoeléctricos. Su eficiencia es suficiente para proporcionar electricidad a un hogar pequeño en la región solar, y los pequeños paneles solares pueden suministrar electricidad a señales de tráfico, dispositivos de iluminación, sistemas de riego, etc.

Hoy, la eficiencia de los paneles solares deja mucho que desear, su eficiencia promedio es relativamente baja, alrededor del 10%, pero la tecnología se mejora constantemente.

Ver también:Estación de energía solar de 24 horas Gemasolar y Eficiencia Paneles Solares