Saltar al contenido
Energia Solar Fotovoltaica.org

PLANTA SOLAR : ¿ Que es y como funciona ?

Una planta solar  es una fuente limpia y segura que se utiliza para generar electricidad directamente y calor para generar vapor que luego se utiliza para producirelectricidad. 

planta solar

 

¿Que es una planta solar?

Una planta solar esta basadaen la transformaciòn de la luz solar en electricidad ,ya sea directamente utilizando energìa solar fotovoltaica por medio del uso de paneles solares o indirectamenteutilizando energia solarconcentrada(CSP)

¿Cómo funciona una planta de energía solar?

Las plantas de energía solar usan los rayos del sol para producir electricidad. Las plantas fotovoltaicas y los sistemas térmicos solares son las tecnologías solares más comúnmente utilizadas en la actualidad.

¿Cuales son los tipos de plantas solares?

Hay dos tipos de plantas de energía solar. Se diferencian en función de cómo la energía del sol se convierte en electricidad, ya sea a través de células fotovoltaicas o «células solares», o a través de plantas de energía solar térmica.

Plantas fotovoltaicas

planta solar

Una célula fotovoltaica, comúnmente llamada célula solar o PV, es una tecnología utilizada para convertir la energía solar directamente en electricidad. Una célula fotovoltaica generalmente está hecha de aleaciones de silicio un material semiconductor.

Las partículas de energía solar, conocidas como fotones, golpean la superficie de una célula fotovoltaica entre dos semiconductores.

Estos semiconductores exhiben una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que los hace absorber los fotones y liberar electrones. Los electrones se capturan en forma de corriente eléctrica, en otras palabras, electricidad.

 Planta solar fotovoltaica flotante

Plantas de energía solar térmica

Una planta solar térmica genera calor y electricidad al concentrar la energía del sol. Eso a su vez genera vapor que ayuda a alimentar una turbina y un generador para producir electricidad.

Hay tres tipos de plantas de energía solar térmica:

1) canales parabólicos

planta solar

Este es el tipo más común de planta solar térmica. Un «campo solar» generalmente contiene muchas filas paralelas de colectores cilindroparabólicos solares.

Usan reflectores con forma de parábola para enfocar el sol de 30 a 100 veces su intensidad normal.

planta solar

El método se usa para calentar un tipo especial de fluido, que luego se recoge en una ubicación central para generar vapor supercalentado a alta presión.

2) Torre de energía solar

 planta solar

Este sistema utiliza cientos o miles de espejos planos de seguimiento solar llamados heliostatos para reflejar y concentrar la energía del sol en una torre receptora central. La energía puede concentrarse tanto como 1.500 veces la de la energía que entra del sol. 

Una torre de prueba de energía solar existe en Juelich, en el estado de Renania del Norte-Westfalia, en el oeste de Alemania. Se extiende por 18,000 metros cuadrados (194,000 pies cuadrados) y utiliza más de 2,000 espejos para rastrear el sol para reflejar y concentrar la energía del sol en una torre receptora central de 60 metros de altura (200 pies de altura).

La energía solar concentrada se utiliza para calentar el aire de la torre hasta 700 grados Celsius (1.300 grados Fahrenheit). El calor se captura en una caldera y se usa para producir electricidad con la ayuda de una turbina de vapor.

Los colectores de energía solar térmica funcionan bien incluso en condiciones climáticas adversas. Se usan en el desierto de Mojave en California y han resistido granizadas y tormentas de arena.

3) Estanque solar

Este es un grupo de agua salada que recolecta y almacena energía solar térmica. Utiliza la llamada tecnología de gradiente de salinidad.

Básicamente, la capa inferior del estanque está extremadamente caliente (hasta 85 grados Celsius) y actúa como un aislante transparente que permite que la luz del sol quede atrapada y el calor pueda ser retirado o almacenado para un uso posterior.

Esta tecnología se ha utilizado en Israel desde 1984 para producir electricidad.

¿Cuál es la diferencia entre los dos tipos de energía solar: CSP y PV?

planta solar

CSP vs PV – tecnologías

Los sistemas térmicos solar concentrada (CSP) , no son los mismos que los paneles fotovoltaicos; Los sistemas CSP concentran la radiación del sol para calentar una sustancia líquida que luego se usa para conducir un motor térmico y conducir un generador eléctrico. Este método indirecto genera corriente alterna (CA) que se puede distribuir fácilmente en la red eléctrica.

Los paneles solares fotovoltaicos (PV) difieren de los sistemas solares térmicos en que no utilizan el calor del sol para generar energía. En cambio, utilizan la luz solar a través del «efecto fotovoltaico» para generar corriente eléctrica directa (DC) en un proceso de producción de electricidad directa. El DC luego se convierte a CA, generalmente con el uso de inversores, para distribuirse en la red eléctrica.

La tecnología fotovoltaica convierte directamente la luz solar en electricidad. La tecnología solar térmica aprovecha su calor. Estas diferentes tecnologías aprovechan la energía del Sol, localmente y en granjas solares a gran escala.

Al igual que el agua y el aire, el Sol es uno de los sistemas de soporte de vida de la Tierra, que proporciona calor y luz. 

La energía solar, que es renovable, ampliamente disponible y limpia, proporciona suficiente energía para satisfacer las necesidades de consumo anual del mundo cada 50 minutos.

 El desafío es recolectar una parte, por pequeña que sea, de este calor y energía radiante.

Se han desarrollado dos tecnologías principales para aprovecharlo:

  • Tecnología solar fotovoltaica, que convierte directamente la luz solar en  electricidad mediante paneles fabricados con células semiconductoras.
  • Tecnología solar térmica, que captura el calor del sol. Este calor se usa directamente o se convierte en  energía mecánica y, a su vez, electricidad, conocida como energía solar concentrada . 

Este calor se usa directamente (térmica solar a baja temperatura) o se convierte en energía mecánica y, a su vez, en electricidad (energía solar concentrada – CSP).

Se usan dos tipos diferentes de instalaciones:

  • Sistemas individuales para hogares o pequeñas comunidades. Los paneles fotovoltaicos pueden alimentar dispositivos eléctricos, mientras que los colectores solares térmicos pueden calentar casas o agua caliente (ver Primer plano: «Fuente de energía solar, ilimitada y universalmente accesible») .
  • Las plantas de energía solar fotovoltaica o concentrada que cubren cientos de acres producen electricidad a gran escala, que puede alimentarse en redes eléctricas.

La energía solar es una de las energías renovables más atractivas debido a su flexibilidad: su capacidad para impulsar las ciudades y la industria utilizando grandes plantas solares, al tiempo que ofrece una capacidad independiente en las regiones rurales más aisladas.

Las dos tecnologías de energía solar, PV de estado sólido y CSP termomecánico, surgen de diferentes tradiciones en ciencia e ingeniería. Los profesionales en estos campos generalmente trabajan en diferentes compañías, asisten a conferencias académicas y profesionales por separado, y desarrollan proyectos competitivos. 

Existen muchas diferencias en costo y rendimiento entre PV y CSP, una de las cuales es la facilidad y economía de integrar el almacenamiento de energía térmica (TES) con CSP.

 En un nivel básico, TES es similar a almacenar sopa caliente en un termo; el calor almacenado de TES se puede usar más adelante para mover una turbina de vapor. 

Por el contrario, almacenar electricidad en una batería electroquímica es técnicamente complejo y costoso (alrededor de $ 200 por kWh). 

Este es quizás el principal factor que mantiene a CSP en el mercado en una era en la que la la tecnologia fotovoltaica PV se puede instalar a un menor costo por vatio.

CSP vs PV – Almacenamiento de energía y eficiencia

 

planta solar:Energía solar concentrada

Los sistemas CSP son capaces de almacenar energía mediante el uso de tecnologías de almacenamiento de energía térmica (TES) y de usarla en momentos de poca luz solar o sin ella, por ejemplo, en días nublados o durante la noche, para generar energía eléctrica. 

Esta capacidad aumenta la penetración de la tecnología solar térmica en la industria de generación de energía, ya que ayuda a superar los problemas de intermitencia; generalmente debido a fluctuaciones ambientales ( puede consultar » Datos de energía renovable: fuentes de energía renovables en el mercado de energía » para una mayor elaboración sobre cuestiones intermitentes de las tecnologías de energía renovable ).

Los sistemas fotovoltaicos, por otro lado, no producen ni almacenan energía térmica ya que generan electricidad directamente, y la electricidad no se puede almacenar fácilmente (por ejemplo, en baterías) especialmente a grandes niveles de potencia.

Por lo tanto, los sistemas CSP son mucho más atractivos para la generación de energía a gran escala ya que las tecnologías de almacenamiento de energía térmica son mucho más eficientes que las tecnologías de almacenamiento de electricidad;

 Los sistemas CSP pueden producir exceso de energía durante el día y almacenarla para su uso durante la noche, por lo que las capacidades de almacenamiento de energía no solo pueden mejorar el rendimiento financiero, sino también la capacidad de administración de la energía solar y la flexibilidad en la red eléctrica.