El motor Stirling en aplicaciones de energía solar.

Una eficiente forma de transformación de la energía térmica solar en energía eléctrica.

En esta nueva carrera que comienza la humanidad en la búsqueda de fuentes de energía alternativa y renovable existen numerosos inventos y hallazgos que han venido permaneciendo dormidos en el recuerdo de los anales de la ciencia y que ahora ha llegado la hora de sacarlos del baúl y ponerlos en práctica. Este es el caso del motor Stirling.

El Motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling, reverendo escocés. Su principio de funcionamiento esta basado en el trabajo hecho por la expansión y contracción de un gas (normalmente helio o hidrógeno) al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.

Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2 transformaciones isocóricas (calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y dos isotermas (compresión y expansión a temperatura constante).

El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot, por lo que, en lo que a rendimiento de motores térmicos se refiere, es la mejor opción. Conviene advertir que no serviría como motor de coche, porque aunque su rendimiento es superior, su potencia es inferior (a igualdad de peso) y el rendimiento óptimo sólo se alcanza a velocidades bajas.

La gran diversidad de fuentes de calor con las que contamos en nuestro catalogo energético actual permite que este motor pueda funcionar con muy diversos combustibles, dado que de lo que se trata es de aportarle calor externo cuya procedencia en ningún caso afectará su funcionamiento. Así pues el motor puede funcionar en muy diversos escenarios energéticos. En la actualidad, los científicos y técnicos están realizando la adaptación de este motor térmico entro de una estructura de aprovechamiento de la energía solar térmica.

El argumento más sencillo de entender en relación con el alto rendimiento del motor es porque el calor directamente es el responsable de su ciclo de trabajo, es decir no tiene que producirse una reacción de combustión que implicaría lógicamente unas pérdidas añadidas.

Este motor tiene la gran ventaja de que puede representar una fuente de energía, una vez que le conectemos una maquina eléctrica –alternador dinamo-, totalmente autónoma cuyo rendimiento es muy elevado. Si disponemos de una superficie colectora de los rayos solares en forma de espejo orientable o parábola, será muy fácil hacer llegar el calor a la cámara caliente del motor y este se pondrá a funcionar. Teniendo en cuenta que al no haber combustión de ningún tipo el efecto contaminante de la instalación es prácticamente cero.

La mayor complejidad de este sistema de aprovechamiento de la energía solar térmica es la de motorizar la parábola colectora de energía que evidentemente deberá seguir la trayectoria del astro solar en la bóveda celeste, en sus dos ángulos fundamentales: acimut y altura sobre la línea de horizonte.

En el centro del panel colector –foco de la parábola- se situaría el llamado punto caliente del motor, de tal forma que será en ese punto donde se recoja de forma concentrada la energía térmica que se encargará de poner en movimiento el motor. En otros modelos se utilizan lentes de Fresnel que realizan igualmente la concentración de los rayos solares.

Al motor Stirling se le acopla un alternador de manera que dentro de un mismo bloque situado en el foco del disco concentrador se realiza la transformación de energía térmica en eléctrica que se puede inyectar a la red eléctrica, de la misma manera que lo hacen los areogeneradores, o directamente ser utilizada alimentando las cargas de una instalación.

El rango óptimo de potencias para ser competitivo en el mercado energético estaría en el orden de unas decenas de kilowatios donde aspiraría a competir con sistemas ya comerciales como los fotovoltaicos o los generadores diesel.

La propia NASA esta muy interesada en este tipo de convertidores de energía y viene dedicando importantes esfuerzos económicos en el desarrollo de aplicaciones que incorporan distintos modelos de motor. En la dirección de Internet http://www.grc.nasa.gov/WWW/tmsb/stirling/doc/stirling_animation.html se pueden ver animaciones muy interesantes de distintos modelos de motor.

La Plataforma Solar de Almería (PSA), perteneciente al Centro de Investigaciones Energética, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), es el mayor centro de investigación, desarrollo y ensayos de Europa dedicado a las tecnologías solares de concentración. En esta instalación se prueban y perfeccionan los distintos diseños y sistemas de captación y transformación de energía solar. Su en lace Web es el siguiente http://www.psa.es/webesp/gen/generalesp.html .

Finalmente, si quiere comprase un pequeño motor Stirling al que le hará funcionar simplemente poniéndolo sobre su taza de café le recomiendo que visite esta otra dirección de Internet http://www.stirlingengine.com allí tiene un amplio catálogo sobre el que poder comprar su primer motor. Quién sabe si después, una vez que lo ha probado, no se decide por adquirir uno mayor con el que poder abastecerse de electricidad.

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