Descripción general
Los sistemas de concentración solar térmica (CSP) utilizan configuraciones de espejos o lentes para aumentar la eficiencia a altas temperaturas al reducir las pérdidas de calor, que están directamente relacionadas con el área del receptor. Hay tres tipos principales de sistemas CSP: sistemas de concentración lineal o colectores cilindro-parabólicos, torres central y sistemas de disco solar.
Los sistemas de disco y torre central alcanzan concentraciones más altas y, por lo tanto, temperaturas más elevadas (500-1000ºC), pero son más complejos y caros. Los sistemas de concentración lineal logran concentraciones y temperaturas más bajas (150-350ºC) debido a diseños no optimizados, costes reducidos e ineficiencias de materiales. Sin embargo, incluso optimizando todos estos factores, aumentar la temperatura del receptor para aplicaciones de alta temperatura sigue siendo un desafío para los diseños de colectores cilindroparabólicos.
Los últimos desarrollos de la óptica no formadora de imágenes han demostrado que el límite de concentración podría superarse utilizando concentradores lineales donde se rompe la simetría de traslación, pero manteniendo la forma de tubo del receptor.
Desafíos
Este proyecto propone el uso de sistemas ópticos basados en la técnica de étendue-squeezing que mejoran el rendimiento de los concentradores cilindro-parabólicos. Este avance permitirá demostrar experimentalmente una concentración superior al límite teórico en receptores tubulares, ampliando las aplicaciones de los concentradores cilindro-parabólicos.
- Diseño de los dos concentradores. Definición de parámetros y propiedades del software.
- Análisis y selección de los componentes del sistema. Evaluación y selección de materiales y dimensiones. Evaluación del proceso de fabricación.
- Desarrollo y validación experimental del prototipo.
- Diagnóstico de aplicaciones adecuadas para concentración óptica.
Aumentar el factor de concentración de los colectores cilindro-parabólicos por encima del límite teórico, permitirá utilizarlos para aplicaciones actualmente restringidas a sistemas de torre central y disco, incluyendo procesos de alta temperatura (química, alimentación y materiales) y sistemas híbridos de concentración solar térmica y fotovoltaica.
Soluciones
Los resultados del proyecto tendrán un impacto directo en la sociedad, contribuyendo a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de Naciones Unidas (7 y 13), disminuyendo los costes con energías más limpias y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los resultados del proyecto OSLO están relacionados principalmente con la Acción 5 (Clima, Energía y Movilidad) del PLAN ESTATAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN CIENTÍFICA Y TÉCNICA para el período 2021-2023. Gracias al aumento de la concentración óptica, se puede obtener energía de una fuente distinta a los combustibles fósiles, ayudando a descarbonizar el medio ambiente. También promueve la transición energética, favoreciendo el desarrollo de la energía solar térmica, que tiene un futuro prometedor en España por su elevado recurso solar. Finalmente, al ser aplicable en multitud de procesos de calefacción industrial y nuevas ramas de investigación de alta tecnología, apoya el desarrollo de ciudades sostenibles, eficientes, limpias y seguras. Además, está relacionado con la Acción 4 (Mundo Digital, industria, espacio y defensa), para mejorar la eficiencia de las aplicaciones industriales.
Otro punto clave es la creación de empleo. La energía solar térmica genera empleo local y lucha contra la España vacía, mientras que su aplicación en procesos industriales podría generar un impacto similar, creando trabajo en diferentes campos: diseños ópticos, fabricación de prototipos, montaje en industrias o mantenimiento de dispositivos.
Finalmente, los resultados del proyecto ayudarán a impulsar la competitividad española en diferentes áreas de la tecnología y el conocimiento dentro del diseño óptico. La energía solar térmica es solo una de las muchas aplicaciones posibles para la óptica propuesta.
La energía solar fotovoltaica, la fotoactivación o la refrigeración radiativa son otros sectores con gran futuro en España, gracias a sus condiciones climáticas. Por tanto, al estar en una posición privilegiada, se pueden desarrollar y desplegar soluciones innovadoras en España y luego trasladarlas al exterior.