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Colectores sin concentración (continuación)

Colector plano de vacío

n sistema más avanzado de colector solar sin concentración es el colector plano de vacío. El diseño es muy similar al colector plano convencional, pero fabricado con materiales que obtienen altos rendimientos, y que poseen características especiales, tales como superficies selectivas, es decir, materiales que absorben ciertas frecuencias como los infrarrojos, pero que apenas los emiten, permitiendo absorciones del orden del 95%. Además, las pérdidas de convección están minimizadas al máximo mediante el vacío de la caja, que aumenta el rendimiento considerablemente. Con este sistema pueden alcanzarse temperaturas de hasta 120 grados centígrados. La desventaja de este sistema radica en el empleo de materiales más costosos y el delicado proceso de vacío.

Ambos sistemas de colector solar precisan algún sistema alternativo de energía. Por esta razón es imprescindible el empleo de acumuladores de calor que almacenen la energía calorífica que no ha sido utilizada, ejemplo de los clásicos termos de agua caliente, para su posterior empleo en ausencia de radiación solar.

Colectores con concentración

Así como en los sistemas de colector solar sin concentración, las placas son expuestas directamente al Sol y se encuentran ausentes de elementos móviles, en los sistemas con concentración, como su nombre indica, se concentra la luz solar sobre la zona que se desea calentar. Esto se realiza mediante espejos o lentes apoyados en materiales selectivos, que calientan el líquido que circula por el interior de un tubo, en el que incide la radiación concentrada del Sol, permitiendo un mejor rendimiento que los colectores sin concentración.

Los modelos mas simples de colectores con concentración son los de uno y dos ejes, aunque existe otro sistema más complejo utilizado en generación de grandes potencias, y que permite su transformación en energía mecánica: véase el artículo: Horno solar de torre central.

El sistema de concentración de un eje consiste en un tubo, por el que circula el líquido que se desea calentar, y que se encuentra ubicado delante de una superficie parabólica reflectante. La energía reflejada por el elemento parabólico incide sobre el tubo (de longitud que puede llegar incluso a los 100 metros) y cuya concentración es cincuenta veces superior a otro sistema similar sin lentes, permitiendo temperaturas no inferiores a 100 grados centígrados, pero que pueden llegar a alcanzar los 350. El tubo debe ser fabricado con un material muy selectivo (generalmente óxido de cobre sobre níquel). Los espejos se construyen con vidrios bajos en contenido de hierro o con metales esmerilados de gran pureza, para proporcionar el máximo de rendimiento.

El sistema de colector de un eje precisa que la superficie perpendicular de la parabólica esté siempre posicionado hacia la máxima radiación del Sol. Para ello se disponen sistemas asados en ordenadores, que utilizan sensores de posición y servos, para mover el conjunto y mantenerlo siempre orientado hacia el Sol.

El detector de posición consiste en una serie de fotodiodos o fototransistores, que generan una corriente eléctrica proporcional a la luz que les incide. Si la iluminación decae, la señal eléctrica emitida por el detector decaerá también, entonces el ordenador activará los motores de posición para modificar y reorientar el colector hacia el punto de mayor radiación del Sol. Este sistema, al ser de un único eje, solo permite el seguimiento del Sol de Este a Oeste, es decir, desde que nace hasta que se oculta, pero no de Norte a Sur. Este problema se acrecienta cuanto más nos alejemos del Ecuador.

El problema del colector de un eje radica en que el Sol se mueve realmente en dos ejes, uno Este-Oeste y otro Norte-Sur. El eje Este-Oeste es diario, y puede ser seguido con el colector de un único eje. Sin embargo, conforme nos alejamos del Ecuador y según la estación del año, desde nuestro punto de observación el Sol acusa más el movimiento sobre el eje Norte-Sur. Para poder corregir esta variación se han diseñado los colectores de dos ejes, que realizan un seguimiento del Sol sobre ambos mediante dos motores, el de acimut y el de elevación, todo ello situado sobre una torre vertical. El sistema presenta complejidades mecánicas que no compensan el rendimiento obtenido, por lo que son poco utilizados.

En general, los sistemas de colectores solares con concentración permiten únicamente aplicaciones para calefacción, y en todo caso pequeñas turbinas para generación de energía de energía eléctrica. No posee suficiente potencia para convertirla en energías mecánicas de importancia; para este caso existen otros métodos mas sofisticados de concentración, como los Hornos solares de torre central.

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