Tecnología germana

La República Federal de Alemania proyecta la creación de una central solar de 20 megativos, la que funcionará literalmente a base de aire. El Sol se encargará de calentarlo y pasará después a gran velocidad por una turbina de gas. La iniciativa será la mayor en su tipo en el mundo y cuenta con el respaldo del Ministerio Federal de Investigación y Tecnología. El problema con que se encuentra la tecnología alemana es encontrar un país lo suficientemente soleado donde poder instalar el prototipo. ¿Por qué no pensar en Chile, en cuyo Desierto de Atacama se contabilizan los mayores días-Sol al año del mundo?

La instalación, que tendría una superficie de espejos de unos 120 mil metros cuadrados (12 hectáreas) y que ocuparía una extensión de medio millón, trabaja con un sistema de torre solar de 200 metros de altura. Los espejos concentran la luz solar en un calentador en los que existen intercambiadores de calor, donde el aire comprimido se calienta a una temperatura de trabajo de 800ºC.

Paralelamente a éstos, se ha desarrollado un calentador de calor con tubos de cerámica que actúan como superficies intercambiadoras técnicas, donde se logran temperaturas mayores a los 1.000ºC.

Según el ingeniero Siefried Kostrzewa, de Bensberg, para conseguir una potencia eléctrica instalada de 20 megavatios hay que instalar un campo de espejos susceptibles de producir 120 megavatios. De dicha cantidad no llegan al calentador solar más de unos 75 megavatios (debido a los lapsos de sombra), y se pierden por irradiación y convección en los intercambiadores de calor, otros 16.5 megavatios, de tal forma que al final no se dispone más de 58.8 megavatios de calor solar para la generación de electricidad. En la transformación de ese calor se consigna un grado de eficiencia del 38%, cifra relativamente elevada para dicha potencia. Con un grado de eficiencia total del 18% la nueva central supera, sin embargo, en gran medida el rendimiento de otras unidades similares.


En Estados Unidos

La tarea que ocupa a los científicos y tecnólogos de los Estados Unidos en este momento es tratar de convertir la fuente continúa de energía del Sol en una alternativa práctica y cotidiana a los abastecimientos finitos de combustibles fósiles que ahora se consumen.

Gran parte del trabajo más importante y extenso se realiza en los Laboratorios Sandia, un vasto conjunto de instalaciones de investigación y desarrollo ubicado en el desierto cerca de Albuquerque, Nuevo México. Allí se someten a prueba, una y otra vez en condiciones controladas de laboratorio, sistemas técnicamente difíciles y de largo alcance para la captación y conversión de la energía solar.

En Nuevo México se realiza un programa de suma importancia que consiste en una instalación de pruebas destinada a la creación de una planta termosolar capaz de generar energía eléctrica en gran escala. La instalación termosolar de Sandia es única en su género. Se usan espejos rastreadores del Sol o helióstatos para calentar receptores prototipo (calderas) situados sobre una torre. La nota gráfica adjunta muestra la torre rodeada de un campo de helióstatos, reflejada en una de las caras cubiertas de espejos. Concentrando hasta cinco megavatios de radiación solar, los espejos pueden elevar la temperatura del fluido que circula a través de las calderas hasta 540ºC, produciendo vapor de alta presión que podría usarse para propulsar un turbogenerador. Durante una prueba y con sólo una parte de los helióstatos en funcionamiento, la luz solar concentrada produjo temperaturas de más de 1.650ºC, y en menos de dos minutos abrió por derretimiento un agujero de 60 por 90 cm en una placa de acero de 6.3 mm de espesor.

Los científicos de Sandia están probando un sistema diseñado por ellos denominado de "energía total", destinado al abastecimiento de edificios de departamentos. El sistema primero genera electricidad y luego destina calor para mantención de aire acondicionado y otros usos industriales.

El principal sitio de pruebas de Sandia es su Instalación Termosolar. Allí funciona una torre de acero y concreto de 60 metros en torno a la cual hay 22 helióstatos rastreadores, cada uno de los cuales es una unidad móvil controlada por computador y compuesta por 25 espejos de poco más de un metro cuadrado. Dicha instalación es la más grande del mundo en su género y allí se generan los datos de diseño experimental para la construcción y operación de plantas eléctricas termosolares. El campo de espejos está alineado y enfocado de manera tal que produce un solo rayo concentrado de radiación solar, factible de dirigirse al sitio deseado sobre la torre. En el interior de ésta funcionan las calderas solares las que pueden subir o bajar mediante ascensores. En el interior de la torre se encuentra también un dispositivo laser de escudriñamiento, que controla el foco de los helióstatos.


Calentar y enfriar

Otro sistema experimental en Sandia usa la energía termosolar para calentar y enfriar, y también para generar electricidad. Los colectores solares (ver ilustración) enfocan la luz del Sol sobre tubos receptores de acero, que se extienden a lo largo de bateas en forma de cuenca. Por los tubos circula un fluido semejante al aceite, que puede ser calentado a unos 315ºC.

Este fluido caliente es bombeado a tanques de almacenamiento térmico y después a un intercambiador de calor donde su energía térmica vaporiza un fluido de bajo punto de ebullición e impulsa un generador de turbina.


La celda fotovoltaica

La celda fotovoltaica es un elemento que ha prestado valiosa ayuda en la generación de energía de las naves espaciales. La celda solar de silicio diseñada en Sandia tiene sólo 5 cm. de diámetro pero puede producir 7.4 W de energía. Como se podrá apreciar en las ilustraciones de la presente crónica se ha ideado concentrar estas celdas en un cono de material reflector para así concentrar la luz solar y aumentar la potencia de la energía eléctrica. De esta forma se espera que a mediados de la presente década los sistemas fotovoltaicos sean económicamente competitivos con la energía tradicional, ya que una de las objeciones que presenta la tecnología solar es su elevado costo.



Fotografía de Dan McCoy
Revista Horizontes, U.S.A.
Con su autorización.


Para saber más

1. HORIZONTES USA Nº33. Tras la energía solar. Publicada por la International Communication Agency, United States of America, 1776 Pennsylvania Ave., N.W. Washington, D.C.

2. Thomas Land. The Observer Foreign News Service. Reproducido por El Mercurio de Santiago, 31 - XII - 1979.

3. ERCILLA No 2.085. Energía Solar. En las arenas del desarrollo (16-7-1975).

4. Werner Hees. Acumulación de energía solar. Kólner Stadt-Anzeiger, República Federal de Alemania, RFA, 21-1º-1978.

5. Rüdiger Matt. Aprovechamiento de la energía solar y eólica. Stuttgarter Nachrichten,
RFA, 21-10-1978.

6. Günter Dachs. Energía solar a través de gaseoductos. Der Tagesspiegal, RFA, 16-6-1978.

7. Karl-Heinz Preuss. Electricidad solar a partir de aire caliente. Novedades Científica Alemanas. Ciencia Aplicada XII, 11-1981.