Torre solar de convecció

Torre solar de convecció

Esquema d'una torre solar que funciona en aire convectivo.

Una torre solar de convecció, també cridada central solar aerotérmica, és una construcció que permet generar electricitat a partir d'energia solar, aprofitant l'efecte hivernàcul i l'efecte fumeral. El principi de funcionament de les torres solars es basa en la circulació de l'aire calent que es calfa per efecte hivernàcul, que ascendix per l'interior de la torre per la seua menor densitat en comparació a l'aire atmosfèric. L'aire calent impulsa unes aeroturbinas en el seu moviment d'ascens, que poden estar acoplades a generadors elèctrics.

A diferència de les centrals termoelèctriques solars de torre, en les que es genera electricitat per mig de l'expansió d'un decorregut (normalment vapor d'aigua) a través d'una turbina de vapor, en les torres solars de convecció s'utilisen aeroturbinas accionadas pel mecanisme de convecció natural de l'aire.

Funcionament

En la seua forma més senzilla, consistix en una fumeral pintada de negre. Durant el dia, l'energia solar calfa el fumeral, que a la seua volta calfa l'aire que hi ha dins d'ella, creant una corrent d'aire ascendent dins del fumeral (o torre). La succió que esta crea en la base de la torre es pot utilisar para ventilar i gelar l'edifici subjacent. En la major part del món, és més fàcil aprofitar l'energia del vent per a produir una ventilació d'este tipo, pero en dies càlits i sense vent el fumeral podria proporcionar ventilació quan no seria possible produir-la d'una atra forma.

Este principi s'ha propost per a la generació de l'energia elèctrica, usant un gran hivernàcul en la part d'avall més que utilisant la calefacció del fumeral solament.

El principal problema d'esta proposta és la diferència relativament chicoteta entre la temperatura més alta i més baixa del sistema. El teorema de Carnot restringix enormement l'eficàcia de la conversió en estes circumstàncies.

Per a que siga econòmicament rendable construir-la deu medir més de 1000 metros d'alt.

Disseny de la planta d'energia

Motor Aero-Solar Cabanyes. Cartagena 1903

Història

En 1903, el coronel espanyol Isidoro Cabanyes va dissenyar la primera torre solar en la publicació L'energia elèctrica [2] archivat en Wayback Machine.. Un dels primers dissenys d'una central elèctrica basada en la torre solar va ser creat en 1931 per un autor alemà, Hanns Günther. A principis de 1975, Roberto E. Lucier va solicitar les paleses de la torre solar; entre 1978 i 1981 estes paleses, varen ser concedides en els ^{[enllaç trencat]}, Canadà [3] archivat en Wayback Machine., Austràlia [4] archivat en Wayback Machine. i Israel [5] archivat en Wayback Machine..

Més recentment en Schlaich, Bergerman & Partner, baix la direcció de l'Prof. Ing. Dr. alemà Jörg Schlaich, es va construir un model de treball a chicoteta escala d'una torre solar en 1982 en Manzanares (Espanya), a 150 quilómetros de sur de Madrit a 39°02′34.45″N 3°15′12.21″O</noinclude>, que va ser finançada completament pel govern alemà. Esta central elèctrica va funcionar satisfactòriament durant aproximadament 8 anys i va ser derribada per una tormenta en 1989. La torre tenia un diàmetro de 10 metros i una altura de 195 metros, en un àrea de la colecció (hivernàcul) de 46.000 m² que conseguia una producció màxima d'energia de prop de 50 kW.

Característiques

Motor Aero-Solar en Piovera, vore l'escala de les dos persones

Archiu:SolarChimneyManzanares view from 8km south direction. caps block 39

Planta de Manzanares vista a 8 km de distància

Durant l'operació de la torre solar de Manzanares, les senyes per a l'optimisació varen ser arreplegats en una base de senyes segon a segon. Estes senyes s'han concedit a EnviroMission i a SolarMission Technologies Inc. que planegen desenrollar este concepte baix el nom de marca Solar Tower. A principis de 2005 varen començar a arreplegar senyes meteorològiques en una localisació de Nova Gales del Sur, Austràlia, per a intentar erigir una central elèctrica en una torre solar completament operacional en 2008.

La màxima potència elèctrica que pot desenrollar el disseny és de fins a 200 MW. El fumeral solar proposta inicialment devia medir 1 quilómetro d'alt, i la base 7 quilómetros de diàmetro, en una superfície de 38 km². El fumeral solar extrauria aixina prop del 0.5% de l'energia solar (1 de kW/m²) que anara irradiada en l'àrea coberta.

No obstant, els informes actuals indiquen que per les millores en els materials per a l'absorció de calor que poden ser utilisats en el hivernàcul, l'altura del fumeral i el diàmetro de la base podria vore's reduït substancialment per a incrementar aixina l'eficiència.

Els subproductes més significatius de dissenys proposts són aigua destilada (a partir de l'aigua de l'oceà o de l'aigua del subsol) i en certs casos pot ser convenient que alguns productes agrícoles creixquen baix el perímetro extern de l'àrea de l'hivernàcul de la central elèctrica.

Les explotacions agrícoles incloent les frutas i verduras, aixina com els olis essencials medicinals i aromàtics fets d'herbas i florés, les algues marines i el plàncton, tots s'han considerat com a collites convenients per a estos escenaris. La biomassa residual podria crear calor adicional durant l'abonament, de la mateixa manera que algunes destilació, transformació dels aliments i operacions de fabricació. Atres subproductes poden incloure l'etanol i metà, biodiésel i tota classe de derivats de vegetals i plantes.

Comparacions

Les torres solars conseguiran una major disminució de l'efecte hivernàcul produint solament l'electricitat sostenible verda neta, cap tipo de carbó o gas per a generar electricitat pot competir en les credencials d'energia neta d'una torre solar.

Per a substituir una típica central elèctrica de carbó de 2000 MW, es necessitarien 10 torres com la proposta (depenent d'escala i de capacitat). Açò disminuiria en més de 14 millons de tonellades l'emissió de gasos de l'hivernàcul a l'atmòsfera.^{cita requerida}}

Faria falta, per tant, un àrea de, aproximadament, 380 km², quatre voltes la superfície de l'illa de Formentera o dos terceres parts de la superfície de l'illa d'Eivissa, només per a substituir una central de carbó. Es conseguiria que esta tecnologia fora útil només en certs espais, com deserts o zones en les que es podria aprofitar els coproductos, com en Almeria, a on podrien seguir liderant la producció d'hortaliças d'hivernàcul ademés de conseguir l'aigua que han anat agotant del subsol per mig de la destilació d'aigua de mar que coproduciría la torre.