Sistema Solar de Tecnología Gemela: nueva torre solar de doble tecnología capaz de generar el doble de energía, 24 horas al día, 365 días al año

Un diseño innovador puede multiplicar por más de dos la producción de energía de las torres solares de tiro ascendente y funciona en condiciones de calor y sequedad.

Una torre solar de doble tecnología desarrollada por investigadores de las universidades de Jordania y Qatar ha demostrado que puede suministrar energía las 24 horas del día.

Esta innovación funciona eficazmente en zonas cálidas y secas, pero no necesita paneles fotovoltaicos, según una nueva investigación.

La torre solar ascendente es una tecnología en desarrollo desde hace muchos años, pero que no ha progresado mucho en su comercialización. Al igual que los paneles solares, esta tecnología sólo puede funcionar durante el día, pero no ha conseguido rendimientos significativos como para considerarla una fuente de energía económica.

Una colaboración entre investigadores de Jordania y Qatar estudió este problema y descubrió un problema en el diseño de la torre solar de corriente ascendente. En una instalación típica, se utiliza un gran colector circular de vidrio para calentar el aire mediante los rayos solares. Como el aire caliente asciende, se dirige a través de una larga torre ascendente equipada con una turbina para generar energía.

Un nuevo diseño de torre solar.

En su investigación, los investigadores descubrieron que ese diseño de torre solar tiene un rendimiento térmico inferior: se genera menos energía para el gran calor que produce el sistema. Para mejorar el rendimiento del sistema, hay que utilizar colectores de vidrio más grandes, lo que aumenta aún más el coste de entrada de la instalación y aleja el concepto de la comercialización.

Los intentos anteriores de mejorar esta eficiencia se habían centrado en aumentar la altura de la chimenea o mejorar la ventilación, pero no consiguieron grandes rendimientos. El innovador planteamiento de los investigadores consistió en colocar una torre secundaria fuera de la torre de tiro ascendente y rociar con una niebla de agua el aire seco y caliente que había pasado una vez por la turbina.

La adición de agua hace que el aire sea más pesado y frío, y que empiece a descender hacia la Tierra por efecto de la gravedad. Esta corriente descendente se deja fluir entonces a través de estos canales más pequeños dispuestos externamente a la torre de la chimenea y también tienen turbinas que generan más electricidad.

Producción de energía y limitaciones

Los investigadores calculan que su innovador diseño de torre solar, bautizado como Sistema Solar de Tecnología Gemela (TTSS), puede producir 2,14 veces más energía que una torre solar tradicional. Esto no es sorprendente, ya que el diseño TTSS genera energía durante los flujos de aire ascendente y descendente.

La torre exterior funciona mejor durante la tarde, cuando las temperaturas son más altas y la humedad más baja. Por otro lado, las torres interiores funcionan independientemente de la irradiación solar y pueden seguir produciendo energía incluso por la noche, lo que convierte a este dispositivo en un generador de energía las 24 horas del día.

Los investigadores reconocen que el rendimiento del dispositivo se ve muy afectado en condiciones de alta humedad, por lo que es ideal para climas cálidos y secos, informó Recharge News.

Una prueba de simulación realizada con datos meteorológicos locales de la ciudad de Riad demostró que un solo TTSS podría generar 753 MWh de energía al año, de los cuales 350 MWh serían generados por la torre de tiro ascendente, mientras que la de tiro descendente generaría 400 MWh de energía.

La necesidad de agua constante en el sistema también es una limitación cuando se utiliza en condiciones desérticas calurosas. Los investigadores estudian ahora cómo ampliar la solución e integrarla con otros tipos de energías renovables.

Cómo funciona.

El TTSS consta de dos torres solares interior y exterior cocéntricas, turbinas, aspersores de agua y un colector. La torre interior funciona como un sistema solar ascendente tradicional, en el que el aire se calienta bajo el colector debido a la irradiancia y luego asciende por la chimenea debido a la columna de presión. Mientras que la torre exterior crea un viento descendente rociando agua en el aire ambiente caliente en la parte superior de la torre. El aire caliente absorbe instantáneamente el agua y desciende por la torre para interactuar con las turbinas situadas en la parte inferior y producir electricidad. Este modo es independiente de la irradiación solar y puede funcionar de día y de noche.

Por lo tanto, el TTSS genera electricidad, tanto de día como de noche. Se desarrolló un modelo matemático de simulación basado en las ecuaciones de balance de energía y masa del sistema propuesto para evaluar su rendimiento. El TTSS generó 752.763 kWh de electricidad al año, 2,14 veces más que un sistema solar ascendente tradicional. En consecuencia, se consiguió una reducción de 677 toneladas de CO₂ con la producción. El diseño es adecuado para su despliegue en zonas de clima cálido y seco, como pueblos remotos y desiertos. En el futuro se investigará la introducción de otras tecnologías para mejorar el rendimiento del TTSS.

Más información: www.sciencedirect.com