Un concentrador solar és un sistema per concentrar l'energia solar. Aquesta tecnologia s'utilitza en l'energia solar tèrmica.
El seu funcionament es basa en l'explotació de la reflexió dels raigs solars a través de superfícies reflectants. Normalment és un arranjament de miralls alineats. L'objectiu és concentrar-los en un receptor de mida continguda.
A les centrals solars, aquesta energia tèrmica s'utilitza per generar vapor. El vapor acciona turbines de vapor. D'aquesta manera, la radiació es converteix en energia mecànica per mitjà d'un motor tèrmic. Aquest motor tèrmic pot ser un generador de corrent i generar electricitat.
L'ús de concentradors solars permet reduir el consum de combustibles fòssils. Per això, és una energia neta que no incentiva el canvi climàtic.
En comparació amb els col·lectors solars plànols clàssics, s'obtenen els següents avantatges:
Alta eficiència energètica. Les pèrdues per convecció i radiació són directament proporcionals a l'àrea del eceptor.
Econòmic. Els costos de construcció es mouen principalment en les superfícies reflectants i en els dispositius senyaladors relatius.
Tipus de concentradors solars
Hi ha dos tipus de concentradors solars que permeten maximitzar el rendiment de la instal·lació solar:
Els concentradors solars parabòlics cilíndrics. Aquests concentradors de cilindre parabòlic tenen una curvatura única. Per aquest motiu se'ls anomena concentradors "2D". Aquest sistema obté temperatures mitjanes entre 200-300 graus Celsius.
Els concentradors solars paraboloides de revolució. Aquests concentradors tenen una doble curvatura. Per aquest motiu se'ls anomena concentradors "3D". Aquests sistemes permeten temperatures encara superiors als 3273 kelvin.
El seguiment del sol
Una de les dificultats d'aquests sistemes és garantir que la radiació solar incideixi en paral·lel a l'eix durant tot el dia.
Un cop construït un concentrador solar es necessita un sistema de seguiment del moviment aparent del sol (tracking) guiat per un sistema de control.
En concentradors solars petits aquest seguiment del sol pot garantir amb un sistema de tracking aplicat directament a l'concentrador.
En concentradors solars de grans apareixen deformacions de la superfície parabòlica. Aquestes deformacions afecten el funcionament. En aquests casos es recorre a un o més miralls plans intermediaris. Es diuen heliòstats.
Aplicacions dels concentradors solars
L'ús més habitual és la generació d'electricitat. No obstant, també hi ha altres tècniques per aprofitar l'energia tèrmica directament.
1. Generació d'electricitat
La generació d'electricitat és l'aplicació més utilitzada dels concentradors solars. Per a això es pot aconseguir de dues maneres:
Generar vapor i accionar turbines de vapor.
Mitjançant un motor Stirling connectat a un generador elèctric.
De vegades també s'utilitza aquesta tècnica per alimentar cèl·lules fotovoltaiques. Llavors són instal·lacions d'energia solar fotovoltaica.
2. Cuines solars
Amb petits concentradors 3D poden realitzar cuines solars. El concentrador pot tenir entre 80 cm i 2 metres. A la zona focal es col·loca una "fogó" on es dóna suport al recipient amb els continguts a preparar.
3. Aplicacions industrials
Els concentradors solars permeten aprofitar l'energia solar en múltiples aplicacions industrials, com, per exemple, en la indústria metal·lúrgica.
Resum
Els concentradors solars són sistemes alienats de miralls. Concentren tota la radiació solar en un sol punt. Això permet obtenir altes temperatures. Aquesta calor concentrat permet generar vapor i electricitat.
