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La actividad de una planta termosolar con receptor central depende de la eficiencia de su campo de heliostatos, un tipo de colector solar compuesto por uno o varios espejos que se mueven con el objetivo de seguir el movimiento del sol y reflejar la luz solar en un punto. Para que el funcionamiento de este tipo de paneles sea el óptimo, es imprescindible ajustar su orientación durante la construcción de una planta y repetir la acción de manera periódica durante su vida útil.

Hasta ahora, la mayoría de las plantas construidas presentan un campo solar compuesto por un número pequeño de este tipo de dispositivos, de modo que su calibración se ha realizado de manera secuencial, es decir, un único dispositivo cada vez. Sin embargo, el afán por reducir los costes de generación de energía solar, ha provocado la construcción de plantas más extensas y compuestas por heliostatos de menor tamaño, un escenario en el que las calibraciones secuenciales no son viables.

En este contexto, los centros tecnológicos CENER e IK4-TEKNIKER han desarrollado una solución de calibración simultánea de heliostatos con el objetivo simplificar las tareas de ajuste y optimizar el funcionamiento de las plantas termosolares, una solución más rápida que permite disminuir los requisitos de estabilidad de los heliostatos reduciendo a su vez el coste asociado a su fabricación.

El procedimiento de calibrado desarrollado, y en proceso de obtención de patente, por CENER e IK4-TEKNIKER permite ajustar todo el campo de heliostatos de manera simultánea y en un mismo día. Además, la calibración se puede llevar a cabo sin interferir en la actividad de la planta, ya que se realizaría a lo largo de la noche o en tiempos de parada. Para ello, el novedoso sistema se apoya principalmente en una cámara de bajo coste colocada en cada dispositivo y varios targets dispuestos en el campo.

La precisión de los heliostatos depende de su posición y del movimiento generado por la cinemática. Aunque estos detalles se conocen a nivel de diseño, sufren variaciones provocadas por las limitaciones propias de la fabricación y su falta de estabilidad. Ante este problema, la solución desarrollada por ambos centros contempla un procedimiento de toma de medidas y procesamiento de las mismas con objeto de identificar los parámetros geométricos que influyen en la cinemática del heliostato.

La solución ya ha sido testada en la Plataforma Solar de Almería (PSA) con resultados satisfactorios y se ha protegido a través de la solicitud de la patente “Método de calibración de heliostatos”.

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Las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) han avanzado durante los últimos años aumentando su capacidad de generación mundial en casi un 9% en 2016. Entre ellas, destaca el desarrollo experimentado por la industria solar termoeléctrica que, gracias a las inversiones en I+D realizadas fundamentalmente por empresas y centros alemanes y españoles, ha contado con un importante avance en lo que respecta a la mejora de las tecnologías empleadas y a la optimización de sus componentes.

El rendimiento de las plantas termosolares está estrechamente ligado a la reflectividad de los paneles solares (llamados colectores) que las componen, puesto que son los elementos responsables de recoger la energía proveniente del sol y convertirla en energía térmica. Para que su funcionamiento sea óptimo, es imprescindible que los espejos que integran estos sistemas permanezcan libres del polvo y de las manchas que van acumulando durante su funcionamiento.

 

En este contexto, IK4-TEKNIKER ha desarrollado y patentado un sistema de limpieza ultrasónica para paneles solares tipo heliostato, que permite recuperar el 100% de la reflectividad del espejo y devolverlo al valor inicial de fábrica. Los heliostatos son un modelo de colector solar compuesto por uno o varios espejos que se orientan de manera automática con el objetivo de seguir el movimiento del sol para optimizar al máximo su energía.

La solución desarrollada por el centro tecnológico guipuzcoano es un dispositivo ultrasónico que elimina la suciedad adherida a la superficie del espejo mediante una operación de barrido. A diferencia de las técnicas de limpieza actuales, como los chorros de agua a presión y el empleo de cepillos, el sistema ofrece unas prestaciones superiores, ahorrando en los recursos empleados.

En este sentido, consigue eliminar partículas de polvo de tamaño inferior a la micra, además de emplear para ello 600 veces menos agua que los métodos convencionales. Además, el nuevo dispositivo evita las marcas provocadas por el contacto entre los utensilios de limpieza como cepillos y los propios espejos que, a la larga, reducen su reflectividad de manera irreversible.

IK4-TEKNIKER ha recurrido a la limpieza ultrasónica sin inmersión para el desarrollo de este sistema. Se trata de una tecnología que no requiere de una cuba en la que introducir el objeto a lavar, facilitando su aplicación en superficies de gran volumen o de movilidad limitada. De esta manera, se consigue generar un campo de cavitación (principio activo de la limpieza ultrasónica) en una capa delgada de agua depositada sobre la extensión a limpiar.

Además de su eficacia en la limpieza de vidrio, es una solución que puede ser aplicada sobre multitud de superficies como pavimentos o fachadas. “Este hecho augura un interesante recorrido en empresas de diversos sectores como el del mantenimiento urbano o el industrial, que desarrollan dispositivos de limpieza y producción de componentes de grandes dimensiones”, asegura Jon Ander Sarasua, investigador de IK4-TEKNIKER.

“Este sistema confirma además el compromiso de IK4-TEKNIKER por aportar soluciones tecnológicas que permitan aumentar la competitividad de las energías renovables”, concluye Sarasua.

Presencia en el congreso SolarPACES

IK4-TEKNIKER presentará el novedoso dispositivo en el SolarPACES, el congreso referente a nivel mundial en materia de concentración de energía solar y sistemas de energía química, que se celebrará entre los días 26 y 29 de septiembre en Santiago de Chile.

En el marco del evento, el centro tecnológico participará en cuatro ponencias en las que dará a conocer, además del sistema de limpieza ultrasónica, otras soluciones que ha llevado a cabo en este ámbito, como un novedoso procedimiento de calibración de heliostatos o un nuevo formato de reflectores solares anti-suciedad.

La cita organizada por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) congregará a más de 600 investigadores, científicos y empresarios de todo el mundo, que debatirán sobre las últimas novedades en el ámbito de la energía.

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Aalborg CSP ha comenzado la construcción del primer sistema energético integral basado en termosolar del mundo, para satisfacer múltiples necesidades energéticas de los invernaderos de Sundrops Farms en el desierto del sur de Australia, y al menor coste posible a lo largo de todo el año. En una primera fase se instalará un campo solar de 51.500 m2 compuesto por más de 23.000 helióstatos. El sistema energético integralk es el primero del mundo a escala comercial basado en tecnología CSP que proporciona varios flujos energéticos (calor, agua dulce y electricidad) para usos hortícolas.

Este concepto innovador para cultivar cultivos de alto valor utilizando agua de mar y la luz del sol como recursos principales tiene su origen en Sundrop Farms, que comenzó a probar su sistema integrado en una pequeña escala en 2010. La positiva experiencia operacional en la planta piloto alentó a la compañía a la aplicación a gran escala de la tecnología, expandiendo la operación a 200.000 m2, con el objetivo de producir más de 15.000 t de verduras frescas al año para los consumidores australianos.

Esta tecnología de última generación está basada en tecnología termosolar de torre, y será capaz de calentar los invernaderos en invierno y en las frías noches del verano, proporcionar agua dulce mediante la desalación de agua de mar captada del cercano Golfo de Spencer, y de mover periódicamente una turbina de vapor para producir electricidad.

aalborg_csp_australia2El sistema energético integral se extenderá más de 140.000 m2. Como primera fase de la construcción, Aalborg CSP, proveedor llave en mano de la planta solar y el bloque de potencia, ha comenzado la instalación del campo solar con el objetivo de instalar más de 23.000 heliostatos suministrados por eSolar, compañía con sede en California. En pocos meses, los heliostatos ocuparán 51.500 m2 de la superficie total. Los heliostatos recogerán los rayos del sol para reflejarlos en la parte superior de una torre solar de 116 m. La energía solar recogida se convierte en vapor que luego se utiliza para múltiples propósitos, incluyendo la desalación de agua de mar, la calefacción y la producción de electricidad.

Una vez puesta en servicio, en el segundo semestre de 2016, el sistema energético integral probará una nueva plataforma para abordar los principales desafíos energéticos globales. Además de ofrecer una alternativa económica competitiva con las tecnologías energéticas convencionales, el sistema contribuirá a un futuro más verde, ya que evita la emisión de al menos 14.700 t de CO2 al año.

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