Colectores solares. Sistemas de almacenamiento de calor solar. Esquema, descripción

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Colectores solares. Sistemas de almacenamiento de calor solar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Si instala un colector de un área mucho más grande y lo conecta a un tanque de almacenamiento de gran capacidad, puede calentar varias casas a la vez. Sin embargo, el principal problema de la energía solar está relacionado con el hecho de que la energía se necesita principalmente en invierno, cuando la cantidad de radiación solar es baja y, por el contrario, la mayor parte del potencial de verano no se aprovecha por falta de demanda. Por lo tanto, invertir en grandes colectores de mayor productividad no tiene sentido.

No obstante, también existen instalaciones que permiten aprovechar en invierno el calor acumulado en verano por los colectores solares y almacenado con la ayuda de grandes acumuladores (almacenamiento estacional). El problema aquí es que la cantidad de líquido necesaria para calentar una casa es comparable al volumen de la casa misma. Además, el almacenamiento de calor debe estar muy bien aislado. Para que un tanque de almacenamiento doméstico convencional retenga la mayor parte del calor durante medio año, tendría que estar envuelto en una capa de aislamiento de 4 metros de espesor. Por lo tanto, es ventajoso hacer que el volumen del tanque de almacenamiento sea muy grande. Como resultado, la relación entre el área superficial y el volumen disminuye.

En Dinamarca, Suecia, Suiza, Francia y EE. UU. se utilizan grandes instalaciones de calefacción urbana solar. Los módulos solares se instalan directamente en el suelo. Sin almacenamiento, una instalación de calefacción solar de este tipo puede cubrir alrededor del 5 % de la demanda anual de calor, ya que la instalación no debe generar más que la cantidad mínima de calor consumido, incluidas las pérdidas en el sistema de calefacción urbana (hasta un 20 % durante la transmisión). Si hay almacenamiento de calor durante el día durante la noche, entonces una instalación de calefacción solar puede cubrir el 10-12 % de la demanda de calor, incluidas las pérdidas de transmisión, y con almacenamiento de calor estacional, hasta el 100 %. También existe la posibilidad de combinar la calefacción urbana con colectores solares individuales. El sistema de calefacción urbana se puede apagar durante el verano cuando el suministro de agua caliente lo proporciona el sol y no hay demanda de calefacción.

Ya se han construido grandes sistemas residenciales de almacenamiento de calor estacional en varios países, pero todavía son bastante caros. El tamaño del almacenamiento central varía de varios miles a varios cientos de miles de metros cúbicos. La instalación de almacenamiento más grande de este tipo en Europa se encuentra en la ciudad de Oulu (Finlandia). Instalado en una gigantesca cueva de piedra de 200 m000, estará conectado a una planta combinada de calor y electricidad de biomasa. Esta planta de calefacción se construyó en el marco del programa EU-Thermie implementado por la Unión Europea.

Otro proyecto exitoso de almacenamiento de agua caliente estacional se encuentra en la ciudad de Lukebo (Suecia). Utiliza una cueva de roca llena de agua (105 m000) y 3 m28 de colectores solares de placa plana para suministrar el 800% de la energía requerida (2 MWh/año) para agua caliente y calefacción de 100 viviendas. Todas estas casas están conectadas al sistema de calefacción de distrito comunal. La temperatura del agua suministrada a los consumidores es de 8500 grados centígrados y el agua de retorno es de 550 grados.

El período de amortización de tales instalaciones es muy largo. La lección más importante aprendida de la experiencia con los sistemas de calefacción es invertir primero en la eficiencia energética y el diseño solar pasivo, y luego usar la energía solar para compensar la energía de calefacción que falta.

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Con dinero de la NASA, Honeybee Robotics ya ha construido el primer motor de vapor espacial prototipo del tamaño de un microondas. Metzger realizó los cálculos básicos utilizando simulaciones por computadora, y cuando llegó el momento de probar el prototipo WINE, la UCF le proporcionó materiales que imitan al astroide, para probar lo más cerca posible de las condiciones reales si la nave podría perforar el hielo.

Según el propio Metzger en un comunicado de prensa, el lanzamiento fue un éxito. "WINE perforó con éxito el hielo en el vacío, lo convirtió en combustible para cohetes y despegó en un chorro de vapor". De hecho, su invento puede ser la solución al problema de los viajes espaciales de larga distancia. Los astrónomos ya han establecido que muchos planetas, sus lunas (incluida la nuestra) y los asteroides tienen mucha agua; sin embargo, toda está congelada. Pero, ¿de dónde obtendrá la máquina la energía para comenzar a perforar? Los inventores también han previsto esto: WINE también tiene un panel solar que puede generar suficiente energía para perforar y convertir el hielo en vapor.

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