Después de hablar de torres solares y discos cilindro parabólicos, en esta entrada hemos pensado en dar a conocer los Discos Stirling nombrados en otra publicación, ya que junto con las torres solares son tecnologías de concentración de radiación puntual. Los Discos Stirling no son tan conocidos como los otros sistemas de energía termosolar pero su origen se remonta a 1800 cuando las empresas empezaron a desarrollar sistemas solares basados en ciclos como los de Rankine o Stirling. Desde entonces se han ido desarrollando estos sistemas hasta conseguir unidades autómatas que tienen conectado un motor Stirling en su foco con potencias desde 7 a 25 KW y con una eficiencia de entre 25-30%.
Jorge Losada San José en su proyecto de final de carrera, Análisis de un sistema de disco parabólico con motor Stirling define muy bien los estos sistemas como pequeños equipos de generación de energía que convierten la energía térmica de la radiación solar en energía mecánica y luego en energía eléctrica, de la misma manera que las centrales eléctricas convencionales convierten la energía térmica de la combustión de un combustible fósil en electricidad. Los sistemas disco parabólico utilizan un conjunto de espejos para reflejar y concentrar la radiación proveniente de los rayos del sol en un receptor, con el fin de alcanzar las temperaturas necesarias para convertir eficientemente el calor en trabajo. La radiación solar concentrada es absorbida por el receptor y transferida a un motor. Esto exige que el plato siga la trayectoria del sol en dos ejes.
Los principales componentes del disco son:
El concentrador que se encarga de captar de los rayos de sol y centrarlos en el foco. Los concentradores suelen ser de metal con recubrimiento de vidrio o plástico; los metales más utilizados son la plata o el aluminio. El tamaño del colector dependerá del motor pero la geometría óptima es la de paraboloide de revolución.
El receptor se encuentra entre el concentrador y el motor por lo que su misión es de vital importancia: absorber las radiaciones captadas por el concentrador y transmitirlas al motor en forma de calor y con el mínimo de pérdidas.
Los discos también cuentan con sistemas de seguimiento del sol para poder captar el máximo de radiación y así mejorar la eficiencia del sistema.
Y por último, pero no menos importante, el motor. El motor Stirling fue inventado por el escocés Robert Stirling en 1816. Se trata de un motor termodinámico que funciona con ciclos de calor. Desde entonces ha ido evolucionando pero su objetivo perdura: convertir calor en energía mecánica por la compresión de un fluido de trabajo cuando está frío, el cual se calienta durante la compresión y que, a continuación, se expande con un pistón para producir trabajo, como bien explica Jorge Losada San José en su proyecto.
De forma muy simple y esquemática se resume con este diagrama P-v y T-s el ciclo que se lleva a cabo en el motor así como un esquema con las pérdidas que se producen en el proceso.
Gráficos P-v y T-s del Ciclo de Stirling Ideal
Flujos de Energía en el Sistema disco Stirling
El motor Stirling trabaja de manera similar a un motor de combustión interna pero siendo de combustión externa. El fluido de trabajo suele ser un gas: helio o hidrógeno. Cabe destacar que el uso del motor Stirling trae consigo muchas ventajas ya que no produce mucho ruido ni vibraciones, al no utilizar combustibles fósiles los componentes del motor no se degradan y al tratarse de un ciclo cerrado permite escoger un fluido termodinámicamente óptimo ya que no habrán pérdidas y también emplear presiones altas para aumentar la potencia del motor. Se trabaja a presiones de entre los 50 y 200 bar y la temperatura del foco caliente es tan alta como los materiales lo permiten, ronda entre los 650 y 800ºC .
Motor Stirling
Con el motor me despido, pero antes decir que los pioneros en esta tecnología son los estadounidendes y alemanes aunque la Plataforma Solar de Almeria también cuenta con discos Stirling. (http://www.psa.es/webesp/instalaciones/discos.php)
¡Hasta la próxima!
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