Mètodes per convertir l'energia solar i la seva eficiència

La radiació del Sol transporta energia tot el temps a la Terra. Es tracta essencialment d’energia electromagnètica. L’espectre de la radiació electromagnètica del sol es troba en un ampli ventall: des d’ones de ràdio fins a radiografies. La màxima de la seva intensitat recau sobre la llum visible, és a dir, sobre la part groc-verda de l'espectre. En general, es pot dir que l’energia de la radiació solar controla la vida a la Terra, el clima i el clima al nostre planeta: tota la natura viva de la Terra deu la seva existència al Sol.

El fet és que des del Sol - fins a les capes superiors de l’atmosfera terrestre, la potència en forma de radiació arriba contínuament en forma de radiació de l’ordre de 174 petawatts (peta - 10 al 15è grau). Al mateix temps, el 16% de l’energia entrant és absorbida per les capes superiors de l’atmosfera i el 6% es reflecteix a partir d’aquesta. Segons les condicions meteorològiques, fins a un 20% també es reflecteix a les capes mitjanes de l’atmosfera i s’absorbeix aproximadament el 3% de l’energia procedent del Sol.

Així, la nostra atmosfera es dispersa i filtra una part significativa de l’espectre, no obstant això, passant a la seva superfície una porció considerable en forma d’infrarojos i una mica d’ultraviolat. Com a resultat, podem observar el cicle de l’aigua a la natura, la fotosíntesi de les plantes, i tenim una temperatura mitjana de la superfície terrestre d’uns 14 ºC.

La tecnologia que permet a la humanitat utilitzar aquesta energia gairebé i conscientment s’anomena energia solar. I aquesta situació no està exenta de sòlids motius perquè, segons els científics, el potencial de l’energia del Sol, que es pot acceptar a la superfície de la terra i convertir-la en una forma útil per a l’ésser humà, es troba avui en un màxim de gairebé 49,9 exajoules a l’any (exa 10 a les 18). graus), que supera els 10.000 necessitats actuals de la humanitat.

Fins i tot a Alemanya, on el clima no és gaire assolellat, l’energia que idealment es podria obtenir del Sol seria 100 vegades més gran que les necessitats de tot el país. I a Àustria, fins a 1480 kWh anuals per 1 metre quadrat de la superfície terrestre. I només el 50% d’aquesta energia és rebuda al país pels concentradors solars, escalfant el refrigerant en el seu focus.

A continuació, analitzem els mètodes més acceptables per convertir l’energia solar fins a l’actualitat i avaluem-los coeficient de rendiment (COP).

Col·lector solar

Els col·lectors solars, tot i que es relacionen amb instal·lacions de baixa temperatura, no obstant això, poden produir uns 1250 kWh per metre quadrat d’energia a l’any. L'energia s'obté aquí en forma de calor, adequada per a la calefacció industrial i per proporcionar aigua calenta.

A la pràctica, la instal·lació converteix l'energia que proporciona la llum visible i la radiació infraroja propera en calor, ja que aquí s'escalfa l'aigua del refrigerant. En absència d’entrada de calor (estancament), els col·lectors d’aquest pla són capaços d’escalfar aigua fins a 200 ºC.

La instal·lació té un recobriment d’un absorbent especial que absorbeix bé la radiació solar i transfereix la calor al sistema de calor. El recobriment selectiu sol estar pulverizat amb òxid de titani o níquel negre. L'eficiència mitjana d'aquestes instal·lacions és del 50%.

Mirall parabòlic de cilindres

Les instal·lacions basades en miralls cilíndrics parabòlics pertanyen a instal·lacions de temperatura mitjana. Permeten obtenir 375 kWh per metre quadrat d’energia elèctrica i tèrmica a l’any. L'objectiu d'aquesta instal·lació és un tub (dins del qual es troba un refrigerant d'oli) o un convertidor fotoelèctric. L'oli del tub s'escalfa aquí a 350 ° C i encara més.

Un cilindre parabòlic, des del qual es recluta una gran central, té una longitud de fins a 50 metres.L’eficiència tèrmica dels concentradors parabòlics arriba al 73% a una temperatura mitjana de calefacció de 350 ºC. L’eficiència mitjana d’aquestes instal·lacions arriba al 20%.

Sistemes heliostàtics

Els sistemes solars pertanyen a instal·lacions d'alta temperatura. Reben 500 kWh per metre quadrat d’energia elèctrica a l’any, a més, les unitats heliostàtiques permeten rebre energia tèrmica. Aquí s’escalfa el transportador de calor basat en sodi i gas (sistema de doble circuit amb sal tèrmica). Molts miralls reflecteixen la radiació solar, dirigint-la a un dipòsit amb un refrigerant situat a la part superior de la torre. L’eficiència d’aquests sistemes arriba al 20%.

Bateria solar

Les bateries solars estan relacionades amb instal·lacions d’energia elèctrica i permeten rebre 250 kWh d’electricitat a l’any amb l’ajut de convertidors fotoelèctrics. La seva eficiència és suficient per subministrar electricitat a una petita llar de la regió solar, i les petites plaques solars són capaces de subministrar electricitat a senyals de carretera, aparells d’il·luminació, sistemes de reg, etc.

Avui dia, l’eficiència de les plaques solars deixa molt a desitjar, la seva eficiència mitjana és relativament baixa, al voltant d’un 10%, però la tecnologia s’està millorant constantment.

Vegeu tambéCentral Solar Solar 24 hores Gemasolar i Eficiència Panells solars