La torre de energía es un dispositivo para producir energía eléctrica . La creación del Dr. Phillip Carlson, [1] ampliada por el profesor Dan Zaslavsky del Technion . [2] Las torres de energía rocían agua sobre aire caliente en la parte superior de la torre, lo que hace que el aire enfriado caiga a través de la torre y accione una turbina en la parte inferior de la torre.
Concepto
Una torre de energía (también conocida como torre de energía de tiro descendente, porque el aire fluye hacia abajo de la torre) es un cilindro hueco alto (1,000 metros) y ancho (400 metros) con un sistema de rociado de agua en la parte superior. Las bombas elevan el agua a la parte superior de la torre y luego rocían el agua dentro de la torre. La evaporación del agua enfría el aire caliente y seco que flota en la parte superior. El aire enfriado, ahora más denso que el aire exterior más cálido, cae a través del cilindro, haciendo girar una turbina en la parte inferior. La turbina impulsa un generador que produce la electricidad.
Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el aire y el agua, mayor será la eficiencia energética. Por lo tanto, las torres de energía de corriente descendente deberían funcionar mejor en un clima cálido y seco. Las torres de energía requieren grandes cantidades de agua. El agua salada es aceptable, aunque hay que tener cuidado para evitar la corrosión, por lo que la desalación es un ejemplo para solucionar este problema.
La energía que se extrae del aire se deriva en última instancia del sol, por lo que puede considerarse una forma de energía solar . La producción de energía continúa por la noche , porque el aire retiene parte del calor del día después del anochecer. Sin embargo, la generación de energía de la torre de energía se ve afectada por el clima : se ralentiza cada vez que aumenta la humedad ambiental (como durante una tormenta ) o la temperatura desciende.
Un enfoque relacionado es la torre de corriente ascendente solar , que calienta el aire en recintos de vidrio a nivel del suelo y envía el aire caliente a una torre que impulsa turbinas en la base. Las torres de corriente ascendente no bombean agua, lo que aumenta su eficiencia, pero requieren grandes extensiones de terreno para los recolectores. Los costos de adquisición de terrenos y construcción de colectores para torres de tiro ascendente deben compararse con los costos de infraestructura de bombeo para colectores de tiro descendente. Desde el punto de vista operativo, el mantenimiento de las estructuras colectoras de las torres de extracción debe compararse con los costos de bombeo y el mantenimiento de la infraestructura de bombas.
Eficiencia de costo
Zaslavsky y otros autores estiman que, según el sitio y los costos de financiamiento, la energía podría producirse en el rango de 1 a 4 centavos por kWh, muy por debajo de las fuentes de energía alternativas distintas de la hidroeléctrica. Bombear el agua requiere aproximadamente el 50% de la potencia de la turbina. Zaslavsky afirma que Energy Tower alcanzaría hasta el 70-80% [3] del límite de Carnot . Si la eficiencia de conversión resulta ser mucho menor, se espera que tenga un impacto adverso en las proyecciones hechas para el costo de la energía.
Las proyecciones hechas por Altmann [4] y por Czisch [5] [6] sobre la eficiencia de conversión y el costo de la energía (centavos / kWh) se basan únicamente en cálculos de modelos [7] , nunca se han recopilado datos sobre una planta piloto en funcionamiento .
Las mediciones reales en la torre piloto solar de corriente ascendente de 50 kW de Manzanares encontraron una eficiencia de conversión del 0,53%, aunque SBP cree que podría aumentarse al 1,3% en una unidad grande y mejorada de 100 MW. [8] Esto equivale aproximadamente al 10% del límite teórico para el ciclo de Carnot . Es importante señalar una diferencia significativa entre las propuestas ascendentes y descendentes. El uso de agua como medio de trabajo aumenta drásticamente el potencial de captura de energía térmica y generación eléctrica, debido a su capacidad calorífica específica. Si bien el diseño puede tener sus problemas (consulte la siguiente sección) y las afirmaciones de eficiencia declaradas aún no se han demostrado, sería un error extrapolar el rendimiento de uno a otro simplemente debido a las similitudes en el nombre.
Problemas potenciales
- En aire salado y húmedo, las tasas de corrosión pueden ser muy altas. Se trata de la torre y las turbinas. [9]
- La tecnología requiere un clima cálido y árido. Dichos lugares incluyen la costa de África Occidental , Australia Occidental , el norte de Chile , Namibia , el Mar Rojo , el Golfo Pérsico y el Golfo de California . La mayoría de estas regiones son remotas y están escasamente pobladas, y requerirían que la energía se transportara a largas distancias hasta donde se necesita. Alternativamente, tales plantas podrían proporcionar energía cautiva para usos industriales cercanos, como plantas de desalinización , producción de aluminio a través del proceso Hall-Héroult o para generar hidrógeno para la producción de amoníaco .
- La humedad como resultado de la operación de la planta puede ser un problema para las comunidades cercanas. Una central eléctrica de 400 metros de diámetro que produce una velocidad del viento de 22 metros por segundo, debe agregar alrededor de 15 gramos de agua por kilogramo de aire procesado. Esto equivale a 41 toneladas de agua por segundo (m 3 s -1 ). [1] En términos de aire húmedo, son 10 kilómetros cúbicos de aire muy húmedo por hora. Por lo tanto, una comunidad incluso a 100 kilómetros de distancia puede verse afectada de manera desagradable.
- La salmuera es un problema en proporción a la humedad creada, dado que la presión del vapor del agua disminuye con la salinidad, es razonable esperar al menos tanta salmuera como agua en la humedad. Esto significa que un río de salmuera fluye desde la central eléctrica a 41 toneladas por segundo (m 3 s -1 ), junto con un río de agua salina que fluye con 82 toneladas de agua por segundo (m 3 s -1 ).
Los grandes consumidores industriales suelen ubicarse cerca de fuentes de electricidad baratas. Sin embargo, muchas de estas regiones desérticas también carecen de la infraestructura necesaria , lo que aumenta los requisitos de capital y el riesgo general.
Proyecto de demostración
Solar Wind Energy, Inc., con sede en Maryland, está desarrollando actualmente una torre de 685 metros (2247 pies). Según las especificaciones de diseño más recientes, la Torre diseñada para un sitio cerca de San Luis, Arizona, tiene una capacidad de producción bruta por hora, de hasta 1.250 megavatios hora. Debido a las menores capacidades durante los días de invierno, la producción promedio por hora por día para la venta a la red durante todo el año promedia aproximadamente 435 megavatios hora / hora. [2] [3]
Ver también
- Psicrometría (no confundir con psicometría)
- Torre de corriente ascendente solar
Referencias
- ^ Pluvinergia
- ^ "Acerca de la torre" . Consultado el 15 de julio de 2017 .
- ^ "La torre de corriente descendente de Solar Wind Energy genera su propio viento durante todo el año" . Consultado el 1 de abril de 2021 .
- ^"La torre de corriente descendente de Solar Wind Energy genera su propio viento durante todo el año" . Gizmag.com. 19 de junio de 2014 . Consultado el 19 de junio de 2014 .
- ^ Patente de EE.UU. 3.894.393 , Carlson; Phillip R., "Generación de energía mediante convección controlada (generación de energía aeroeléctrica)", publicado el 15 de julio de 1975
- ^ Zaslavsky, Dan; Rami Guetta y col. (Diciembre de 2001). " Torres de energía para la producción de electricidad y agua desalada sin colector" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 29 de agosto de 2006. (435 KB) . Technion Israel, Israel - Comité Directivo de la India. Consultado el 15 de marzo de 2007.
- ^Altman, Talia; Dan Zaslavsky; Rami Guetta; Gregor Czisch (mayo de 2006). "Evaluación del potencial de suministro de electricidad y agua desalada mediante el uso de tecnología de" Energy Towers "para Australia, América y África" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de septiembre de 2007 . Consultado el 18 de marzo de 2007 .
- ^Altmann, T .; Y. Carmel; R. Guetta; D. Zaslavsky; Y. Doytsher (junio de 2005). "Evaluación del potencial de una" Torre de Energía "en Australia utilizando un modelo matemático y GIS" (PDF) . Energía solar . Elsevier Ltd. 78 (6): 799–808. Código Bibliográfico : 2005SoEn ... 78..799A . doi : 10.1016 / j.solener.2004.08.025 . Archivado desde el original (PDF) el 31 de marzo de 2007 . Consultado el 12 de marzo de 2007 .
- ^Czisch, Gregor (junio de 2005). "Evaluación del potencial global de las torres de energía" . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2007 . Consultado el 13 de marzo de 2007 .
- ^Czisch, Gregor (septiembre de 2001). "Sistema Oasis Aeroeléctrico" . Potencial global de energía renovable, enfoques para su uso . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2007 . Consultado el 13 de marzo de 2007 .
- ^Gutman, Per-Olof; Eran Horesh; Rami Guetta; Michael Borshchevsky (29 de abril de 2003). "Control de la central eléctrica aeroeléctrica: una aplicación QFT interesante para el siglo XXI". Revista Internacional de Control Robusto y No Lineal . John Wiley & Sons, Ltd. 13 (7): 619–636. doi : 10.1002 / rnc.828 .
- ^Molinos D (2004). "Avances en la tecnología de la electricidad termosolar". Energía solar . 76 (1-3): 19-31. Código Bibliográfico : 2004SoEn ... 76 ... 19M . doi : 10.1016 / S0038-092X (03) 00102-6 .
- ^Zaslavsky, Dan (2006). "Torres de energía" . PhysicaPlus - Revista en línea de la Sociedad de Física de Israel . Sociedad de Física de Israel (7). Archivado desde el original el 14 de agosto de 2006 . Consultado el 13 de marzo de 2007 .
- ^ Zwirn, Michael J. (enero de 1997). Torres de energía: pros y contras de lapropuesta de energía alternativa Arubot Sharav . Instituto Arava de Estudios Ambientales. Consultado el 22 de diciembre de 2006.
- Zaslavsky, Dan (noviembre de 1996). "Energía solar sin colector" . La tercera conferencia de Sabin .
enlaces externos
- Energy Towers , un folleto completo de Dan Zaslavsky, actualizado para diciembre de 2009
- El concepto de torre de energía de "fuente abierta" SHPEGS es similar en algunos aspectos a la torre de tiro descendente.
- Prof. Dan Zaslavsky en la página de la facultad de Technion .
- Una empresa comercial dispuesta a construir este tipo de torres
- Cómo funciona la torre de corriente descendente solar en YouTube