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última versión al 13:00 31 jul 2019
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Chimenea solar. Consiste en un colector de radiación solar sobre una superficie (puede ser el suelo) donde se caliente al aire, que permita que el aire calentado ascienda por una torre o chimenea, por efecto espontáneo de convección natural. En el interior de la chimenea se colocan turbinas, similares a las que usan los aerogeneradores eólicos, de modo que el aire ascendente mueva las turbinas para generar electricidad.
Sumario
Historia
Se reconoce que el primer diseño de una chimenea solar fue el realizado por el español Isidoro Cabanyes en 1903. Posteriormente, en 1931 el alemán Hanns Gunther diseñó una central eléctrica que utilizaba una chimenea solar.
Figura. 1. Principio de funcionamiento de la chimenea solar.
En 1975, Roberto Lucier realiza importantes patentes sobre el tema, y en 1982, en Manzanares, España, se construyó la primera central eléctrica con chimenea solar de potencia social útil, con 50 kW de potencia, altura de 195 m, diámetro de la torre de 10 m y el área colectora de energía solar con un diámetro de 240 m (Figura. 2). Esta instalación hoy día está desmantelada tras derrumbarse durante una tormenta.
Figura. 2. Estación de Manzanares, España.
Fuente El Fresno, España En Fuente El Fresno (Ciudad Real), España, se desarrolla un proyecto —que debió concluirse en el 2010— de una central eléctrica con chimenea solar, para una potencia de 40 MW, con una torre de 750 m de altura y un área colectora de energía solar con 3 km de diámetro. La estructura de la torre constituye la construcción humana más alta conocida (Figura. 3).
Figura. 3. Comparación de la torre de Ciudad Real con otras construcciones.
En las figuras 4 y 5 se exponen algunos elementos ilustrativos del proyecto, incluyendo la idea de utilizar la zona del colector solar como invernadero para cultivos.
Figura. 4. Dibujo representativo de la estación de Ciudad Real.
Nueva Gales del Sur, Australia
En Nueva Gales del Sur, Australia, se trabaja en el diseño de una aún más gigantesca chimenea con 1 000 m de altura, 150 m de diámetro y un área colectora de energía solar con 5 km de diámetro, con capacidad para 200 MW, utilizando 32 turbinas de 6,25 MW.
Oasis de La Campana, Chile
En Chile, se desarrolla un proyecto, con la concepción de una chimenea solar acostada, que consiste en construir la torre o chimenea sobre la ladera de una elevación inclinada, lo cual reduce considerablemente los costos de construcción y ofrece mayor protección contra eventos climáticos, como el sucedido en Manzanares. Aunque debido a la inclinación presenta una disminución relativa en la producción de electricidad, el proyecto finalmente debe reducir el costo de la electricidad generada.
El gran invernadero que formará el colector solar estará libre de heladas y será utilizado para ayudar al crecimiento de palmas chilenas y otras especies nativas.
La instalación contará con una chimenea de 1 070 m de largo, una altura vertical de 320 m y potencia de 20 MW, siendo emplazada en la ladera de un cerro ubicado en la Reserva Ecológica Oasis de La Campana.
Análisis perspectivo
La eficiencia energética integral de las instalaciones con chimenea solar, teniendo en cuenta la salida de potencia eléctrica y la entrada de irradiancia solar, resulta del orden de 2%. Este valor parece algo bajo, pero considerando que se trabaja entre un volumen de aire calentado a unos 45 oC, la eficiencia de Carnot se halla en el orden de 6%, por lo que 2% no es tan bajo.
Sus ventajas principales están en la utilización de una fuente renovable de energía y que el costo de la energía producida puede estar en el mismo orden que el costo de la energía producida actualmente en base al petróleo, así como su proyección para regiones de poco aprovechamiento del suelo, que en algunos casos puede convertirlo en productivo. Sus desventajas fundamentales están en la altura necesaria de la torre y las dificultades tecnológicas que esto conlleva, además del impacto ambiental para la producción de los materiales que en la torre han de utilizarse. Todavía hay tiempo para observar el desarrollo de esta tecnología en los próximos años.
