Los colectores solares térmicos pueden mantener la planta en funcionamiento después de la puesta del sol. Vea más imágenes de ciencia verde. Imagen cortesía de EIA / NREL Si alguna vez ha comprado compensaciones de carbono, es posible que haya notado que la mayor parte o la totalidad del precio de compra se destina a la energía eólica, no solar. En el mundo de las energías alternativas a gran escala, el viento reina supremo, sobre todo porque es más barato. Pero un desarrollo reciente en la producción de energía solar podría hacer que la energía solar sea una opción mucho más viable.
En la mayoría de los casos, la energía del sol se convierte en electricidad de una de estas dos formas:utilizando células fotovoltaicas, que convierten la luz del sol en electricidad mediante un material semiconductor que absorbe fotones y libera electrones; o utilizando turbinas termosolares, que utilizan el calor del sol para generar vapor, que luego hace girar una turbina para producir electricidad. Es el planta de energía termosolar que está preparado para un gran cambio.
El gran problema de la energía solar es el más obvio:el sol no brilla todo el tiempo. De noche o en días nublados, las plantas de energía simplemente no pueden acceder a la energía del sol. Esto encarece la energía solar, ya que las plantas de energía no pueden funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana. Una nube flota sobre su cabeza y la planta se detiene repentinamente. no producir nada. También hace que la energía generada por energía solar no esté disponible en ocasiones, como por la noche, cuando la demanda de energía es mayor.
La solución es simple:almacena la energía del sol para que puedas usarla cuando el sol no esté disponible. Desafortunadamente, Implementar esa solución ha sido extremadamente problemático, hasta que un avance reciente convirtió el almacenamiento de energía solar en una opción realista para la industria energética.
En este articulo, Descubriremos cómo es posible almacenar eficientemente la energía a la luz del sol para poder acceder a ella cuando se pone el sol. También veremos la primera planta de energía comercial construida para usar la tecnología para descubrir cómo funciona el sistema.
El material de almacenamiento que hace posible el avance probablemente se encuentre en su cocina en este momento.
Una serie de colectores puede recolectar energía del sol que se almacena para su uso posterior. Imagen cortesía de Sandia National Laboratories La idea de almacenar la energía del sol no es nada nuevo. La gente ha estado tratando de idear una forma de pausar el proceso (retener la energía de la luz solar durante un tiempo antes de convertirla en electricidad) mientras la energía solar ha sido una opción eléctrica. Todos los intentos anteriores, aunque, han sido prohibitivamente problemáticos.
Algunos han intentado almacenar la energía del sol usándola para bombear agua cuesta arriba, donde la energía permanece hasta que el agua regresa cuesta abajo, soltándolo. Comprimir y luego descomprimir el aire es otra opción. Pero ambos métodos desperdician energía:solo alrededor del 80 por ciento de la energía solar instalada se recupera en el otro extremo [fuente:Bielo]. Las baterías también son extremadamente ineficientes, haciéndolos demasiado caros para ser una opción viable de almacenamiento a gran escala. Puede almacenar tanta energía en un termo de café como en la batería de una computadora portátil, que cuesta 10 veces más [fuente:Wald].
Y ahí es donde entra el gran avance:el calor es fácil de almacenar.
Eso es básicamente lo que hace el termo almacenando el calor de ese café. Y el calor genera electricidad en una planta de energía termosolar, por lo que almacenar calor es una forma de pausar el proceso:deje que el sol caliente algo, mantén esa cosa caliente hasta que se ponga el sol, y luego usa ese calor para generar el vapor que hace girar la turbina.
Por supuesto, tan relativamente fácil como es almacenar calor, tienes que encontrar la sustancia adecuada para una aplicación de energía solar. Para almacenar el calor extremo que hace funcionar una planta de energía solar térmica, la sustancia tiene que permanecer estable a altas temperaturas, en el área de 750 grados F (400 grados C), de lo contrario, tendría problemas con la vaporización y los cambios de presión [fuente:Bielo]. También es útil que la sustancia sea barata y esté fácilmente disponible.
Entra ese blanco cosas cristalinas en tu armario que probablemente pongas en tus huevos revueltos, tu copa de margarita y tu edamame:sal. La sal se derrite solo a temperaturas muy altas, se vaporiza en muy, temperaturas muy altas y está disponible en prácticamente ilimitado, suministro de bajo costo. Más, solo pierde alrededor del 7 por ciento de la energía que se le pone [fuente:Bielo].
Realmente, la primera planta de energía solar equipada con almacenamiento de sal no utiliza sal de mesa. Utiliza una mezcla de sal diferente que a menudo se aplica como fertilizante, una combinación de nitrato de sodio y potasio. La central eléctrica Andasol 1 en Granada, España, está lleno de 30, 865 toneladas (28, 000 toneladas métricas) del material [fuente:Bielo].
Un sistema colector solar cilindro-parabólico puede calentar tubos de aceite a temperaturas tremendas. Imagen cortesía de Sandia National Laboratories La planta de Andasol 1 en España comenzó a generar energía en noviembre de 2008, y mientras el sol brille, funciona de forma muy similar a cualquier otra planta de energía termosolar. La luz del sol incide en algún tipo de colector solar, en este caso, un campo de espejos cilindro-parabólicos enfocados en tubos llenos de aceite, que se calienta a más de 752 grados Farenheit (400 grados Celsius). Ese aceite caliente se usa para hervir el agua, que produce vapor, que hace girar una turbina.
Solo cuando el sol no brilla, el sistema de almacenamiento afecta la generación de energía. La configuración es la siguiente:
El campo de colectores solares en Andasol 1 es lo suficientemente grande como para recolectar casi el doble de luz solar de la que necesita la planta para operar durante las épocas soleadas. El aceite extra calentado se envía a un intercambiador de calor que funciona entre cubas gigantes de sal fundida. Una tina contiene sal fundida relativamente fría (aproximadamente 500 grados F o 260 grados C). Esa sal se bombea al intercambiador de calor, donde toma calor del aceite. La sal fundida ahora más caliente (752 grados F o 400 grados C) fluye hacia la segunda tina, donde espera hasta que el sol se esconde detrás de una nube.
Cuando la planta de energía necesita el calor almacenado, la sal fundida más caliente se bombea de regreso a través del intercambiador de calor. Allí, transfiere su calor al aceite que generará vapor. El aceite más caliente viaja al centro de energía, y la sal fundida ahora más fría fluye de regreso al tanque más frío. El proceso comienza de nuevo.
Usando sal para almacenar el calor del sol, la planta puede funcionar sin luz solar, funcionando casi el doble que otras plantas de energía solar. La configuración de almacenamiento de sal permite que Andasol 1 genere un 50 por ciento más de energía de la que generaría sin ella:178, 000 megavatios-hora de electricidad [fuente:bastante]. Esa capacidad de generación adicional reduce el costo total de la electricidad de la planta. Eventualmente podría rivalizar con el costo de la energía a gas natural.
Este tipo de almacenamiento de sal no es el único diseño sobre la mesa para almacenar la energía del sol. Algunas plantas están considerando usar un enfoque más directo que omita el aceite:recolectarían y almacenarían el calor del sol en sal. La arena es otro material de almacenamiento de calor potencial.
Y otro grupo ha desarrollado un sistema que imita los efectos moleculares de la fotosíntesis para almacenar energía solar:utiliza la luz solar para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. que luego se vuelven a montar en una pila de combustible.
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