Introducción

I

Los procesos industriales son grandes consumidores de energía térmica (calor). Este calor a alta temperatura es generado mediante calderas alimentadas por combustibles fósiles (Gas natural, gasóleo, carbón, etc.) El fluido que utilizan estas calderas depende del proceso, pero los más habituales son: Agua presurizada (sobrecalentada), aceite térmico y vapor.

Para conseguir calentar un fluido a la temperatura que necesitan los procesos industriales se utilizan colectores solares de concentración. Los colectores de concentración actuales alcanzan temperaturas de hasta 400ºC, por lo que son capaces de suministrar vapor (o cualquier tipo de fluido) a la misma temperatura y presión, que las calderas utilizadas por la mayoría de industrias. Aunque la energía solar sólo está disponible durante el dia, esta puede almacenarse facilmente para su uso posterior.

  • Esquema sistema convencional industria

    1) El sistema convencional

    Vamos a utilizar el ejemplo de una industria textil que necesita vapor a 4bar para el tintado de tejidos (El funcionamiento general sería similar para industrias que utilizan agua caliente o aceite térmico cambiando algunos componentes). En este caso, el vapor se genera mediante una caldera de gas convencional. El vapor generado se suministra a la red de la industria. Los condensados se recogen en un depósito, de donde se alimenta de nuevo a la caldera.

  • Esquema sistema solar industria

    2) EL sistema solar

    El sistema solar concentra el sol en un tubo por el que pasa agua líquida (ver tecnología). El calor concentrado calienta el agua que va poco a poco transformándose en vapor. A la salida del tubo, existe una mezcla de agua y vapor que se conduce a un calderín. Este calderín separa el vapor del agua líquida y hace de pequeño almacenamiento. Del calderín se saca vapor saturado que se introduce en la red de suministro de la industria.

  • Operacion solar en industria mañana

    OPERACIÓN: Primeras horas del día

    Durante las primeras horas del día, cuando la energía solar es baja, el sistema solar recircula el agua hasta que el calderín consigue la presión de operación. Todavía no se está generando vapor solar, por lo que si existe demanda de vapor, lo aportaría la caldera de gas existente.

  • Operacion solar en industria normal

    OPERACIÓN: Día soleado normal

    Cuando el calderín alcanza las condiciones de operación, el sistema está en condiciones de suministrar vapor a la red. Dado que el vapor solar tiene las mismas características que el generado por la caldera, no existe diferencia para el proceso. La caldera puede entonces pararse o reducir carga (según diseño). El calderín se alimenta con el mismo agua que la caldera (del depósito de condensados o agua de alimentación)

  • Operacion solar en industria nubes dispersa

    OPERACIÓN: Día con nubes dispersas

    Las nubes bloquean el sol y por tanto reducen la producción del sistema solar. Pero eso no significa que cuando hay nubes el vapor producido sea diferente. Cuando hay nubes la cantidad de vapor generada con sol disminuye, pero no lo hace la calidad de este. Esto se consigue modificando el caudal que entra en el colector solar. Las variaciones de caudal se controlan automáticamente por el sistema.

  • Operacion solar en industria noche nublado

    OPERACIÓN: Nublado o de noche

    Cuando no hay radiación solar, el sistema solar no produce vapor. Es por ello que normalmente, las proyectos solares se consideran sistemas de apoyo, y la fracción solar es siempre menor que el 100%.

    En cualquier caso, existen soluciones comerciales ampliamente utilizadas para almacenar calor. Mediante depósitos de almacenamiento es posible utilizar la energía solar cuando no hay sol. De hecho, la gran mayoría de proyectos solares para industria utilizan almacenamiento de algún tipo.

Las instalaciones solares no suelen diseñarse para reemplazar por completo a las calderas convencionales. Generalmente la planta solar se utiliza como apoyo a la caldera convencional. De esta manera, del total de la energía consumida por una determinada industria, una parte la genera la instalación solar y el resto se sigue generando mediante calderas convencionales. La relación entre la energía generada por la planta solar y el total de la consumida se denomina "Fracción solar". La fracción solar depende de muchas variables (radiación solar del emplazamiento, perfil de demanda de la industria, temperatura del proceso, etc), pero generalmente está entre un 20 y 60%.


Project MArgalida Ref:Solatom

La energía solar es técnicamente viable en la mayoría de procesos industriales. Al generar calor de la misma calidad que las calderas convencionales, el proceso industrial no percibe ninguna diferencia. Sin embargo, para que un sistema solar sea atractivo económicamente, se deben dar las siguientes condiciones:

  • 1)Localización soleada

    Radiación solar en Europa Ref: SOLARGIS
    El recurso solar del lugar es obviamente importante. A mayor energía solar disponible, mayor será la producción del sistema, y por tanto el ahorro generado. Es importante tener en cuenta no sólo las horas de sol del emplazamiento, también la "claridad" del cielo juega un papel importante. Lugares muy soleados, pero con cielos "turbios", no son tan interesantes como cabría pensar. En España, 2/3 del territorio disponen de radiación suficiente para hacer que el uso de energía solar sea competitivo.


  • 2) Espacio disponible

    Instalacion solar para calor de proceso en la cubierta de una industria. Ref:DLR
    Los sistemas de energía solar ocupan más espacio que las calderas convencionales. Es necesario disponer de terreno libre adyacente, o espacio en cubierta para su ubicación. Aunque esto supone una limitación, ya existen sistemas solares transportables que pueden trasladarse cuando se necesite. Además del espacio, es importante conocer las sombras existentes y la orientación de la cubierta/terreno. Normalmente, la orientación Norte-Sur más aconsejable.

  • 3) Consumo térmico:

    Instalacion solar para calor de proceso en la cubierta de una industria. Ref:DLR
    Cualquier proceso que necesite calor a través de un fluido tiene el potencial de utilizar energía solar. Para ello es importante la temperatura de proceso, pero principalmente el perfil de consumo. Procesos cuyo perfil de consumo se ajuste al perfil solar (día-noche, verano-invierno), tienen un potencial mucho mayor que otros, que aunque son tecnológicamente realizables (por medio de almacenamiento térmico), son menos competitivos.