Un estanque solar es una piscina de agua salada que recoge y almacena energía solar térmica. El agua salada forma naturalmente un gradiente de salinidad vertical también conocido como " haloclina ", en el que el agua de baja salinidad flota sobre el agua de alta salinidad. Las capas de soluciones salinas aumentan en concentración (y por lo tanto en densidad) con la profundidad. Por debajo de una cierta profundidad, la solución tiene una concentración de sal uniformemente alta.
Descripción
Cuando los rayos del sol entran en contacto con el fondo de una piscina poco profunda, calientan el agua adyacente al fondo. Cuando el agua del fondo de la piscina se calienta, se vuelve menos densa que el agua más fría que hay encima y comienza la convección . Los estanques solares calientan el agua impidiendo esta convección. Se agrega sal al agua hasta que las capas inferiores de agua se saturen por completo . El agua de alta salinidad en el fondo del estanque no se mezcla fácilmente con el agua de baja salinidad por encima de él, por lo que cuando se calienta la capa inferior de agua, la convección se produce por separado en las capas inferior y superior, con una mezcla leve entre las dos. . Esto reduce en gran medida la pérdida de calor y permite que el agua de alta salinidad alcance los 90 ° C mientras se mantiene el agua de baja salinidad a 30 ° C. [1] Esta agua caliente y salada se puede bombear para su uso en la generación de electricidad, a través de una turbina o como fuente de energía térmica.
Ventajas y desventajas
- El enfoque es particularmente atractivo para las zonas rurales de los países en desarrollo . Se pueden instalar colectores de área muy grande por solo el costo del revestimiento de arcilla o plástico del estanque.
- Los cristales de sal acumulados deben eliminarse y pueden ser un subproducto valioso y un gasto de mantenimiento.
- No es necesario un colector aparte.
- La masa térmica extremadamente grande significa que la energía se genera día y noche.
- El funcionamiento a una temperatura relativamente baja significa que la conversión de energía solar suele ser inferior al 2%. [2]
- Debido a la evaporación, se requiere constantemente agua no salina para mantener los gradientes de salinidad.
Eficiencia
La energía obtenida es en forma de calor de bajo grado de 70 a 80 ° C en comparación con una temperatura ambiente supuesta de 20 ° C. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica (ver ciclo de Carnot ), la eficiencia teórica máxima de un ciclo que usa calor de un depósito de alta temperatura a 80 ° C y tiene una temperatura más baja de 20 ° C es 1− (273 + 20) / (273 + 80) = 17%. En comparación, el motor térmico de una planta de energía que entrega calor de alto grado a 800 ° C tendría un límite teórico máximo del 73% para convertir el calor en trabajo útil (y, por lo tanto, se vería obligado a ceder tan solo un 27% en calor residual al depósito de temperatura fría a 20 ° C). La baja eficiencia de los estanques solares generalmente se justifica con el argumento de que el 'colector', al ser solo un estanque revestido de plástico, podría potencialmente resultar en un sistema a gran escala con un costo energético global nivelado más bajo que un sistema de concentración solar .
Desarrollo
La investigación adicional tiene como objetivo abordar los problemas, como el desarrollo de estanques de membrana. Éstos utilizan una fina membrana permeable para separar las capas sin dejar pasar la sal.
Ejemplos de
El estanque solar operativo más grande para la generación de electricidad fue el estanque Beit HaArava construido en Israel y funcionado hasta 1988. Tenía una superficie de 210.000 m² y daba una potencia eléctrica de 5 MW. [3]
India fue el primer país asiático en establecer un estanque solar en Bhuj , en Gujarat. El proyecto fue aprobado en el marco del Programa Nacional de Estanques Solares por el Ministerio de Fuentes de Energía No Convencionales en 1987 y se completó en 1993 después de un esfuerzo de colaboración sostenido por TERI, la Agencia de Desarrollo de Energía de Gujarat y el GDDC (Gujarat Dairy Development Corporation Ltd). El estanque solar demostró con éxito la conveniencia de la tecnología al suministrar 80.000 litros de agua caliente al día a la planta. Está diseñado para suministrar aproximadamente 22.000.000 kWh [ cita requerida ] de energía térmica anualmente. El Instituto de Energía y Recursos proporcionó todos los insumos técnicos y asumió la ejecución completa de la investigación, el desarrollo y la demostración. TERI operó y mantuvo esta instalación hasta 1996 antes de entregarla al GDDC. El estanque solar funcionó sin esfuerzo hasta el año 2000 cuando graves pérdidas financieras paralizaron a GDDC. Posteriormente, el terremoto de Bhuj dejó a la lechería Kutch no funcional. [4]
El estanque solar de 0,8 acres (3200 m 2 ) que alimenta el 20% de las operaciones de Bruce Foods Corporation en El Paso, Texas, es el segundo más grande de los EE. UU. También es el primer estanque solar con gradiente de sal en los EE . UU. [5]
Ver también
Referencias
- ^ G. Boyle. Energía renovable: poder para un futuro sostenible, 2ª ed.
- ^ G. Boyle. Energía renovable: poder para un futuro sostenible, 2ª ed. Oxford, Reino Unido: Oxford University Press, 2004.
- ^ C, Nielsen; A, Akbarzadeh; J, Andrews; HRL, Becerra; P, Golding (2005), La historia de la ciencia y la tecnología de los estanques solares , Actas de la Conferencia Mundial Solar 2005, Orlando, FL
- ^ Estanques solares de gradiente solar , Teriin, archivado desde el original el 26 de octubre de 2008 , consultado el 28 de noviembre de 2009.
- ^ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.680.7971&rep=rep1&type=pdf
enlaces externos
- El estanque solar de El Paso , Universidad de Texas.
- Estanque solar de Bhuj en India , Teriin, archivado desde el original el 2 de abril de 2007CS1 maint: URL no apta ( enlace ).
- "Israel's 150 KW Solar Pond" , Mother Earth news , mayo-junio de 1980.
- Estanques de investigación y proyecto del mundo real en Pyramid Salt , Pyramid Hill, Northern Victoria, AU : Royal Melbourne Institute of Technology, archivado desde el original el 2012-02-05.