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¿Existe alguna forma de obtener energía solar por la noche?

¿Existe alguna forma de obtener energía solar por la noche?

Conservación de la luz solar

Varios colectores pueden recolectar energía del sol, que se almacena para su uso posterior.

Imagen cortesía de Sandia National Laboratories

La idea de almacenar energía solar no es nueva. La gente ha estado tratando de encontrar una manera de finalizar el proceso, ahorrando energía del sol durante un tiempo antes de convertirla en electricidad, ya que la energía solar es una opción eléctrica. Sin embargo, todos los intentos anteriores han presentado problemas prohibitivos.

Algunos intentaron almacenar la energía del sol usándola para bombear agua corriente arriba, donde la energía permanece hasta que el agua baja, liberándola. La compresión y, por tanto, la descompresión del aire son otra opción. Pero ambos métodos desperdician energía: solo alrededor del 80% de la energía solar inyectada se recupera en el otro lado. [source: Bielo]. Las baterías también son extremadamente ineficientes, lo que las hace demasiado caras para ser una opción viable de almacenamiento a gran escala. Puede almacenar tanta energía en un termo de café como en la batería de una computadora portátil, que cuesta 10 veces más. [source: Wald].

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Y ahí es donde entra la diferencia: el calor es fácil de almacenar.

Esto es básicamente lo que hace el termo para almacenar el calor de este café. Y el calor genera electricidad en una planta termosolar, por lo que almacenar calor es una forma de detener el proceso: deje que el sol caliente algo, mantenga esa cosa caliente hasta el atardecer, luego use ese calor para generar el vapor que hace girar la turbina.

Por supuesto, aunque sea relativamente fácil almacenar calor, debe encontrar el material adecuado para una aplicación de energía solar. Para almacenar el calor extremo que alimenta una planta solar térmica, la sustancia debe permanecer estable a altas temperaturas, en el área de 750 grados F (400 grados C), de lo contrario, tendría problemas con la vaporización y la presión. cambio [source: Bielo]. También es útil que la sustancia sea económica y esté fácilmente disponible.

Trae esa cosa blanca y cristalina que probablemente pones en huevos revueltos, copa de margarita y edamame: sal en el armario. La sal solo se disuelve a temperaturas muy altas, se vaporiza a temperaturas muy, muy altas y está disponible en cantidades prácticamente ilimitadas a bajo costo. Además, pierde solo alrededor del 7% de la energía invertida [source: Bielo].

De hecho, la primera planta solar con almacenamiento de sal no utilizó sal de mesa. Utiliza una mezcla de sal diferente que a menudo se aplica como fertilizante, una combinación de nitrato de sodio y potasio. La planta de Andasol 1 en Granada, España, contiene 30.865 toneladas (28.000 toneladas) de tejido [source: Bielo].

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Andasol 1

Un sistema colector solar de vacío parabólico puede calentar las tuberías de aceite a altas temperaturas.

Un sistema colector solar de vacío parabólico puede calentar las tuberías de aceite a altas temperaturas.

Imagen cortesía de Sandia National Laboratories

La planta de Andasol 1 en España empezó a generar electricidad en noviembre de 2008 y, mientras brilla el sol, funciona como cualquier otra planta termosolar. La luz del sol golpea algún tipo de colector solar, en este caso, un campo de espejos parabólicos centrados en tubos llenos de aceite, que se calienta a más de 752 grados Fahrenheit (400 grados Celsius). Este aceite caliente se usa para hervir agua, que produce vapor, lo que hace girar la turbina.

Solo cuando el sol no brilla, el sistema de almacenamiento afecta la producción de electricidad. La configuración tiene este aspecto:

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El conjunto de colectores solares de Andasol 1 es lo suficientemente grande como para recolectar casi el doble de la luz solar necesaria para que la planta funcione durante los períodos de sol. El aceite extra calentado se envía a un intercambiador de calor que opera entre barriles gigantes de sal fundida. Una tina contiene sal fundida relativamente fría (aproximadamente 500 grados F o 260 grados C). Esta sal se bombea al intercambiador de calor, donde captura el calor del aceite. La sal fundida ahora más cálida (752 grados F o 400 grados C) fluye hacia la segunda cuenca, donde espera a que el sol se ponga detrás de una nube.

Cuando la planta necesita el calor almacenado, la sal fundida más caliente se devuelve al intercambiador de calor. Allí transfiere su calor al aceite que generará vapor. El aceite más caliente se mueve hacia el centro de alimentación y la sal fundida, ahora más fría, regresa al depósito más frío. Luego, el proceso comienza de nuevo.

Al usar sal para almacenar el calor del sol, la planta puede funcionar sin luz solar, funcionando casi el doble que otras plantas de energía solar. La configuración de almacenamiento de sal permite que Andasol 1 genere un 50% más de energía que sin ella: 178.000 megavatios hora de electricidad [source: Fairly]. Esta capacidad de generación adicional reduce el costo total de energía de la planta. Potencialmente, puede competir con el costo de la electricidad a partir del gas natural.

Este tipo de almacenamiento de sal no es el único diseño sobre la mesa para almacenar energía del sol. Algunas plantas están considerando usar un enfoque más directo que evite el aceite: recolectarían y almacenarían el calor del sol en sal. La arena es otro material de almacenamiento de calor potencial.

Y otro grupo desarrolló un sistema que imita los efectos moleculares de la fotosíntesis para almacenar energía solar: utilizan la luz solar para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, que luego se devuelven a una celda de combustible.

Para obtener más información sobre el almacenamiento de energía solar y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

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Los colectores solares térmicos pueden mantener el sistema en funcionamiento incluso después de la puesta del sol.  Vea más fotografías de las ciencias verdes.

Los colectores solares térmicos pueden mantener el sistema en funcionamiento incluso después de la puesta del sol. Vea más fotografías de las ciencias verdes.

Imagen cortesía de EIA / NREL

Si ya ha comprado compensaciones de carbono, es posible que haya notado que la mayor parte o la totalidad del precio de compra es para energía eólica, no solar. En el mundo de las energías alternativas a gran escala, el viento reina, principalmente porque es más barato. Pero un desarrollo reciente en la generación de energía solar puede hacer que la energía solar sea una opción mucho más viable.

En la mayoría de los casos, la energía del sol se convierte en electricidad de dos formas: utilizando células fotovoltaicas, que convierten la luz solar en electricidad utilizando un material semiconductor que absorbe fotones y libera electrones; o el uso de turbinas solares térmicas, que utilizan el calor del sol para generar vapor, que luego hace girar una turbina para generar electricidad. Y el planta de energía solar térmica esto está a punto de cambiar drásticamente.

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El gran problema de la energía solar es el más obvio: el sol no siempre brilla. De noche o en días nublados, las centrales eléctricas simplemente no pueden acceder a la energía solar. Esto encarece la energía solar, porque las centrales eléctricas no funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Una nube flota sobre su cabeza y la planta corta repentinamente la energía, sin producir nada. También hace que la energía solar no esté disponible en ciertos momentos, como por la noche, cuando la demanda de electricidad es mayor.

La solución es simple: almacene la energía del sol para que pueda utilizarse cuando el sol no esté disponible. Desafortunadamente, la implementación de esta solución fue extremadamente problemática, hasta que un descubrimiento reciente convirtió el almacenamiento de energía solar en una opción realista para la industria energética.

En este artículo, descubriremos cómo puede almacenar de manera eficiente la energía del sol para que sea accesible cuando se pone el sol. También echaremos un vistazo a la primera planta de energía comercial construida con tecnología para descubrir cómo funciona el sistema.

El material de almacenamiento que hace posible el descubrimiento probablemente se encuentre en su cocina en este momento.

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