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Torres Solares

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eduardo37

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Mockba, como te darás cuenta estoy bastante interesado en el tema de las torres. Como comentaste que tú también habías estudiado bastante el tema quisiera saber tu opinión sobre esta cuestión: ¿es necesario que la torre este en posición absolutamente vertical o puede estar un poco recostada, quizás unos 30° o 40°? Seguro que la fricción del aire sería mayor pero el "efecto chimenea" ¿cuanto disminuiría?
Te lo pregunto porque me da la impresión, que aunque el rendimiento sería menor se podría construir la chimenea sobre una ladera escarpada, como una especie de inmenso túnel de viento, y de esta forma conseguir mayor altura, ya que el rendimiento del sistema se encuentra relacionado a la altura de la torre.
si fuera posible construir un túnel en lugar de una torre se podría pensar quizás en diferencias de alturas de 3000 o 4000 mts, con el consecuente aumento de rendimiento,¿qué opinás?

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eduardo37

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queria deicrte que el problema de las perdidas térmicas se soluciona bastante bien poniendo una doble capa de vidrio.
Por otro lado tienes razón con lo de la compresión, que es escasa.
La ganancia de sobrecalentar el aire se encuentra en la velocidad de la corriente, que será mayor y por lo tanto obtendremos mayor energía del generador eólico.

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mockba

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Tienes razón en eso de que lo que realmente se aprovecha en la velocidad de la corriente de viento generado dentro de la torre. El caso es crear una mayor velocidad de viento a base del calor captado por la estructura y eso se logra elevando la temperatura de aire lo más posible en la zona baja de la torre. El problema que te comentaba en el mensaje anterior es que para poder alcazar mayores velocidad, hay que comprimir el aire y no sólo eso, sino que hay que calentar el aire a la temperatura suficiente y en cantidades suficientes, porque se puede calentar una determinada cantidad e aire a una elevadísima temperartura, pero esta cierta cantidad de aire debe ser sificiente para suficientar el gasto másico de la turbina que se interponga en la corriente.

Para comprobar lo que digo se puede expresar matemáticamente mediante la fórmula para calcular el gasto másico dentro de un ducto, en este caso imaginemos que la torre solar es un ducto tubular. Entonces tendremos:

ṁ = ρ·Q = ρ·V·A

donde

ṁ = Gasto másico en kg/s
Q = Gasto volumétrico en lts/s
V = Velocidad en m/s
A = Área de la sección transversal del ducto en m².

Después se necesitrá otra ecuación para determinar la potencia que se tiene disponible en la sección transversal del ducto, la única clase de energía aprovechable en estas condiciones está determinada por la energía cinética del fluido en cuestión, ecuación que está dada cómo:

Potencia = (ṁ·V²)/2

Entonces, como puedes ver, es necesario calentar una cantidad de kg/s de aire a una determinada temperatura necesaria para ejercer un desplazamiento de aire por convección y hacerlo ascender por el tubo de la torre solar. Entonces, no se trata de elevar la temperatura, sino de elevar la temperatura de una determinada cantidad de kg de aire por segundo. Recordemos que la potencia es la rapidez con la que se realiza un determinado trabajo.

Vamos a calcular el gásto másico de aire caliente que se requiere para que una torre solar de 10 m² de área tranversal pueda albergar una velocidad interna de viento de 5 m/s (suponiendo que tenemos una infraestructura adecuada para desarrollar esta velocidad) a la cual le podríamos colocar una turbina eólica. Supongamos una densidad de "aire seco" a 85°C la cual es 0.9867 kg/m³.

Nota: La velocidad de 5 m/s es totalmente especulada, ya que calcular la velocidad del viento dentro de una torre solar depende de cálculos de los cuales no tengo conocimiento por el momento, relativos a la velocidad de desplazamiento de fluidos por convección y cálculos relativos a la estructura usada en la torre para desarrollar la velocidad citada.

Utilizando ṁ = ρ·V·A tendremos

ṁ = 0.9867 kg/m³ x 5 m/s x 10 m² = 49.335 Kg/s

Potencia = (ṁ·V²)/2 = [49.335 Kg/s x (5 m/s)²](0.5) = 616.68 W de los cuales de acuerdo a la "Ley de Betz" sólo se podrá utilizar a través de la turbina (616.68 W)(0.59) = 363.84 W y esto si descontamos lás perdidas por fricción dentro de la torre y otros factores de pérdida.

eduardo37, ahora imagina cuanta potencia se necesitaría para elevar 1 kg de aire de 25°C a 85°C en un segundo y lo multiplicamos por 49.335 veces. Recordemos también que el aire es un muy mal conductor de calor.

El calor específico del aire es 0.24 cal/g.ºC ó 1.010 J/kg·°K, es decir, se necesitan 1.010 J para elevar 1°K una masa de 1 kg de aire. Por lo tanto podemos utilizar la fórmula de calor específico:

Q = m·c·Δt = (1000 g)(0.24 cal/g.ºC)(85°C - 25°C) = 14.400 kcal

Teniendo que 1 cal = 4.186 J entonces (14.400 Kcal)(4.186) = 60.2784 kJ multiplicando por 49.335 Kg/s se calcula que:

(60.2784 kJ)(49.335) = 2973.83 kJ/s lo cual tiene una eficiencia de un 0.01% de aprovechamiento energético lo cual podemos calcular como sigue:

Eficiencia térmica = W' entregado / q' absorbido = 2973.83 kJ / 363.84 J = 1.223 E-4

He encontrado literatura acerca de este tipo de sistemas y que muestran valores de eficiencias de entre 0.01% y 0.09%. También se ha logrado obtener una eficiencia de cerca del 2% gracias a técnicas de aceleración de corriente ascedentes de aire a través de anillos aerodinámicos y estructuras ciclónicas dentro de la torre. La altura de la torre también puede ser considarada como un factor para aumentar un poco la eficiencia, ya que mientras más alta sea la torre mayor será la diferencia de temperatura entre el aire caliente de la parte inferior (concentrador térmico) contra el aire frío de la parte superior. Por lo tanto, no creo que inclinar la torre y hacerla más larga tenga algun efecto positivo de aprovechamiento.

Saludos...



La especialización corrompe...

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eduardo37

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Bueno gracias. de todas formas si bien el porcentaje total de eficiencia es muy bajo el sistema es muy económico, por lo que produzca lo que produzca siempre será ganancia. O sea que tambien hay que analizar la relación entre energía invertida y energía obtenida y allí creo que este sistema puede obtener ventajas comparativas con otros.
Para graficarte lo que digo se me ha ocurrido un sistema casero de invernadero de bajo costo. Tengo en mi casa una loza de 100 mts2. Creo que podría poner un buen aislante térmico bajo ella, contruir algunas hiladas de ladrillo sobre su perimetro, con declive como para poner un tejado, pero en lugar del tejado poner plástico transparente o placas de policarbonato que son ecónomicas y es un mejor aislante. Allí ya tendría el invernadero con solo algunas monedas. Luego se hace una admisión de aire cerca de la loza, del lado más bajo del invernadero y se puede poner una turbina comercial de extracción de aire convertida a generador con una chimenea en la parte más alta.
Tal vez la cantidad de energía obtenida podría ser escasa, o menor que con paneles fotovoltaicos pero ¿cuanto sale uno y otro sistema?.
Quizás el invernadero sea hasta 10 o más veces más económico y hasta podría tener mayor vida útil.
El mismo sistema con hornos solares permitiría calentar mayor cantidad de aire, y hacer un horno solar casero no cuesta mucho.
Creo que es importante considerar esto tambien en el rendimiento de cualquier sistema que pensemos.

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eduardo37

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Quisiera saber si alguien sabe si se fabrican o es posible fabricar tubos de vidrio transparente, pero espejados en su superficie interna, y si sería posible de esta forma lograr concentrar un alto porcentaje de radiación solar en el interior del tubo. Me da la impresión que con un tubo así la radiación entraría pero luego no podría escapar y podrían ser muy útiles para calentar agua o aire.
También si se podría usar vidrios polarizados para el mismo fin , con la cara transparente hacia el sol y la reflejante hacia abajo.
Pregunto todo esto porque se me ha ocurrido la idea de construir una piramide solar en el techo de mi vivienda y si mis cálculos no fallan conseguir un buen aporte enérgetico a bajo costo. Creo que sería muy útil para disponer de agua caliente, calefacción o refrigeración y generar algo de electricidad aunque no llegue a cubrir mi consumo. La idea sería construirla sobre un techo de loza pintado de negro. Hacer los lados de la piramide con los vidrios, con el espejado hacia el interior. La forma de pirámide me parece mejor que la de invernadero porque siempre le daría el sol y no tengo que construir chimenea o solo hacer una muy pequeña. Por otra parte puedo derivar todos los exedentes de calor al interior de la pirámide simplemente haciendo un agujero en la loza. Además en los días de alta radiación podría generar unos cuanto kws.
A los tubos pensaba ponerlos en el interior de la pirámide para calentar agua o aire, según las necesidades,( podría ubicarlos por fuera de ella) a lo largo de la loza y uniendo varios para formar una serpentina termosolar.
¿sería factible o solo dilapidaré dinero?
saludos.

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eduardo37

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A mi mujer no le gusto nada la idea de colocar una pirámide, "¡una pirámide en el techo, está loco¡" me dijo, así que volveré a pensar en la generación masiva de electricidad, para no tener problemas.
Se me ha ocurrido un diseño muy simple, no ya para una torre solar sino para construir ¡un túnel de viento solar!.
Constaría de un invernadero en forma de triángulo, de porción de pizza para ser más claro, con el vértice ascendiendo sobre una pendiente.
La idea es que el invernadero con forma triangular desemboque al inicio de una pendiente ascendente natural, Y que comience a ascender primero lentamente y luego en forma cada vez más acentuada hasta que se transforme en un canal ascendente, que cumpla la misma función que la torre solar.
A este diseño le veo muchisimas ventajas sobre el diseño de torre solar, como por ejemplo que la forma aero-dinámica del conducto favorece la aceleración del viento y en ningún lugar se encuentran angulos, ya que el diseño puede ser siempre curvo por lo que habrá menor fricción.
Además puede ser construido aprovechando una pendiente natural de mucha altura. Tambien es posible darle gigantescas dimensiones ya que se puede cavar un canal en la montaña que vaya ascendiendo y luego simplemente, techarlo.
Luego seguiré enumerando ventajas.

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eduardo37

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Bien este invernadero triangular ascendente a mi criterio tiene otras muchas ventajas. su construcción es muy simple, a diferencia de las torres y no hay que pensar en levantar una estructura vertical desde la base.
Creo que se debería construir poniendo un buen aislante térmico sobre la superficie y luego sobre ella una capa de concreto de color negro, y sería importante que los paneles de vidrio del techo del invernadero sean construidos para evitar pérdidas de calor. De todas formas la idea es que esté túnel genere corrientes de aire muy rápidas, pero tambien es importante que la radiación solar que llegue al invernadero tenga un solo medio de escape, el aire interior.
Tambien hay que considerar que las superficies interiores sean aero-deslizantes, por ejemplo al piso se lo podría dotar de una capa metálica pulida de color negro, que favore el desplazamiento del viento y ayuda a conservar temperatura.
También, al utilizar la topografía del lugar se ahorran costos. El lugar ideal para esta construcción es una llanura limitante con una montaña de altura considerable. Lo importante es la diferencia de alturas de que dispongamos para pode elevar la boca de salida del aire, y la abundancia de radiación solar.


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Jaime...z

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Eduardo, sigue pareciendome poco interesante este concepto, en comparación con otras posibilidades, pero si piensas hacer algún experimento, no pierdas el tiempo puliendo la superficie negra que tiene que absorver el calor del sol, porque conseguirías que brillara mas, y absorvería menos calor.

Además tienes que crear turbulencias justo en la superficie de la zona caliente, para que el aire absorva mejor el calor de la superficie.

El resto de paredes si las debes poner todo lo lisas que puedas, y lo ideal es que la estructura estuviera en la parte externa, o entre las 2 capas de cristal, para que no cree turbulencias.

Ya se que todo esto usa materiales relativamente baratos, pero si calculas todos los metros de cristal y de acero para sujetarlos, creo que acaba siendo casi tan caro como las placas solares fotovoltaicas. Los cristales tienen una vida ilimitada, pero una granizada fuerte puede romperlos todos.









¡Paren el mundo, que yo me bajo!

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eduardo37

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Bueno Jaime, gracias por tu consejo y la verdad es que es cierto que puede terminar siendo antieconómico. de todas formas yo lo pensaba como una aplicación doméstica de algo que si me parece realmente importante: la transformación de energía térmica en mecánica de forma directa y económica.
Igualmente creo que lo mejor es pensarlo a grandes escalas.
POr otra parte, y luego de darle innumerables vueltas a este asunto considero que la forma más eficiente de producir la transformación de energía térmica en mecánica(a través de producir fuerza eólica) es la del túnel de viento.
Lo más sencillo creo que sería construir un largo túnel con techo transparente, que se eleve lo más alto posible al final de su recorrido.
La figura espacial resultante sería la de una" L "acostada, pero sin ángulos rectos que entorpezcan el desplazamiento del viento.
Como dije antes lo ideal sería construirlo sobre una superficie plana y buscar una elevación natural para elevar lo máximo posible la salida del aire.
El túnel podría ser recto o espiralado.
Se le puede dar dimensiones realmente importante ya que nada impediría que tenga por ejemplo 10 o 20 km de largo.
Si son rectos se pueden alinear uno al lado del otro de modo de facilitar su construcción, la cuál sería muy simple: dos paredes paralelas con un techo de un material transparente. Todo convenientemente aislado, térmicamente, para evitar pérdidas.
El aire al circular por el interior del túnel iría adquiriendo mayor temperatura por lo que tenderá a acelerar su desplazamiento.
Luego la diferencia térmica entre la temperatura de entrada y la de salida del aire será la que direccione al aire, pero la ventaja sobre la torre, ademas de la mayor facilidad de construcción, es la de trabajar directamente con energía mecánica, ya que la térmica es directamente transformada en movimiento, produciendo aceleración. El aire solo es calentado lo mínimo indispensable como para que se mueva y cada grado que aumente su temperatura (la cual aumentará tambien por rozamiento) se traducirá en un aumento de la velocidad de desplazamiento por el túnel.
En definitiva se tratará de crear vientos y no de esperar a que aparezcan.


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jonás

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En el proyectoo que en la otra sección del foro creo que, ahí daba la solución, precisamente de cómo consguir aire extra por la misma acción de la turbina y el horno solar, me he dirigido mockba por su correo, ya que lo veo muy puesto, si no en las posibilidades ya que todas las que ya se conocen tienen sus estudios, de este concepto de energia por medio de chimeneas o aire ascendente, publivado. Creo que por lo que aquí se comenta no se ha comprendido mi proyecto o no he sabido esplicarme, que será lo más seguro lo que ocurre.

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eduardo37

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Estudio sobre la factibilidad de construir una chimenea solar usando la ladera de una montaña para sostenerla.
Se trata de un estudio de investigadores chilenos que consideran esta posibilidad, habiendo previsto las pérdidas de potencia que se generarían en una chimenea solar inclinandola en distinto ángulos lo cuál, como lo demuestra el estudio, es factible.
Se cambia también el diseño primitivo del sistema corriendo la torre a un costado del invernadero.

¡enlace erróneo!

Lo que me pareció interesante es el aprovechamiento que se hace de los desniveles naturales del terreno por lo que no es necesario construir una torre de dimensiones colosales, y hasta considero que sería posible, al contar con el sostén de la montaña, usar materiales plásticos como los del invernadero para construir también la chimenea.
Además esta idea es muy adecuada para Sudamérica donde contamos con zonas de gran insolación rodeadas o cercanas a altos picos montañosos en practicamente toda la región cordillerana. Muchos de estas altas cumbres permanecen nevadas gran parte del año, lo que podría ser usado para aumentar el gradiente térmico al disminuir la temperatura del aire en la zona de salida de la chimenea.

Otra idea que me ha surgido es la de instalar el invernadero sobre una superficie acuática de poca profundidad, como un estanque o laguna, para aprovechar el vapor del agua que se produce por la acción solar, ya que aire húmedo es más liviano que el aire seco y le daría mayor empuje ascendente al aire caliente. Además no sería necesario emparejar el terreno.

¿que opinan?

saludos.

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jarp

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Nunca había leido este hilo y ahora que lo veo parece interesante. Incluso se me ocurren algunas mejoras.

Se me ocurre una opción muy barata de construir, aunque su durabilidad sería de uno o dos años aproximadamente, pero creo quizás sea mucho más rentable que otros métodos más duraderos. Utilizariamos plástico de invernadero o similar para hacer la plataforma de calentamiento sobre el suelo. La torre la haríamos de un material plástico también, aunque debería ser resistente, pudiéndose emplear también tela de la utilizada en aladeltas o paracaidas. La parte superior de la torre tendría un anillo hinchable lleno de helio que la mantendría erguida, y sobre este anillo se colocaría un "codo" de 90º giratorio, el cual giraría como una veleta para orientarse en la dirección del viento, haciendo efecto venturi sobre la salida de la chimenea (al igual que los que se venden para las chimeneas domésticas).

La chimenea podría tener varios miles de metros de altura, donde las corrientes de aire son muy fuertes y constantes, con lo cual, el efecto venturi se sumaría al efecto chimenea mejorando la eficiencia. Quizás ni siquiera haría falta colocar el codo de 90º, pues el mismo viento curvaría la chimenea en su dirección.

Para evitar que las tormentas (rayos) o los vientos demasiado fuertes dañaran la chimenea, esta podría bajarse y plegarse alrededor de un tubo rígido que haría de comienzo de la chimenea. Es decir, los primeros metros de chimenea, donde están las turbinas, serían un tubo rígido de un diámeto más estrecho que el tubo flexible, pudiendose recoger y plegar el tubo flexible alrededor de esta, como si fuera un calcetín.

Otra mejora que se me ocurre es inundar la zona de calentamiento con agua de mar, con lo cual, se evaporaría y luego se condensaría en la parte superior de la chimenea (en las paredes de esta, que estarían muy frias), pudiéndose aprovechar también su caida mediante un tubo paralelo a la chimenea, el cual iría hasta una turbina hidráulica. Además del doble efecto (aire ascendente y agua descendente) de aprovechamiento energético, también tendríamos agua desalada, convirtiendo al invento en una desaladora que además genera electricidad!!! (recordemos que una desaladora convencional consume gran cantidad de energía). Otra ventaja es que el agua guardaría el calor durante la noche, funcionando el sistema continuamente las 24 horas.

Sería ideal para zonas secas costeras, como Almería en España.



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eduardo37

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Jarp: pensando también en hacer más eficiente el sistema de torre solar me acorde del hilo"solar sin concentración" que tú iniciaste. porque me ha surgido una duda, pero veo por tu mensaje anterior que has estado pensando en lo mismo.

Mi idea era la de reemplazar la superficie del invernadero por una superficie de colectores solares planos, de modo que la radiación solar caliente agua en vez de aire, ya que el agua es mejor conductor del calor y se puede almacenar.

El agua caliente se debería conducir a una pileta ubicada en la base de la torre donde se evapora. Se mezcla este vapor con cierta cantidad de aire tomado del exterior, ya que la función del vapor de agua sería la de calentar el aire.

El principio de funcionamiento es el mismo. Se aprovechan las diferentes presiones y temperaturas de entrada y salida del fuido aire de la chimenea. La función del agua si bien en principio solo sería un medio de recolección y transporte del calor, como tú dices, también se la podría reaprovechar para reinyectarla en los colectores planos, o como agua potable.

Aclaro que me surgió la duda porque el sistema de recolección de calor por colectores es mucho más eficiente que el del invernadero con aire, ya que si bien hay que sumarle la pérdida de eficiencia que se produciría por la transformación del vapor de agua en aire caliente, creo que esto se encuentra largamente compensado por la mayor eficiencia de los colectores planos. Además en lugar de pequeños colectores individuales se puede armar uno grande, por medio de una pileta solar de poca profundidad.

Con respecto a lo de la chimenea flotante yo también lo había pensando, pero todas las críticas que recibí fueron negativas. Incluso había diseñado un modelo de torre con anillos cada cierta cantidad de metros, por ejemplo cada 50 mts, o una torre de doble pared inflada de helio. Pero la idea de aprovechar los desniveles naturales también tiene muchas ventajas como por ejemplo la solidez que le brinda a la torre, las alturas alcanzables, y otra cosa importante es que se podrían poner muchas torres, una al costado de la otra. O sino en lugar de una sola chimenea de 100 mts de diámetro, se puede hacer ascender varios ductos de menor diámetro. O uno de forma aplanada contra la superficie ascendente de una ladera, ya que al aprovechar los desniveles naturales ya establecidos por el terreno las posibilidades se amplían mucho.

En fin, hay que seguir pensándolo.

saludos.

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jarp

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eduardo37, la idea de la torre flexible sustentada por helio la copie de tí. Sinceramente, no lo veo tan mala idea:

- Podemos conseguir mayores alturas que con una chimenea de hormigón
- Es mucho más "barato" que una chimenea de hormigón
- Permite replegarse si las condiciones atmosféricas la hacen peligrar

La única desventaja que veo es su corta durabilidad, lo cual no creo que sea un inconveniente mientras en conjunto sea más viable que una torre de hormigón.

Por otro lado, la idea de aprovechar la ladera de una montaña no la veo tan buena, tanto por su inclinación como por la superficie que ocupa:

- Su inclinación hace que la longitud sea mucho más larga que la de una torre vertical para conseguir la misma altura
- El incremento de longitud aumenta el rozamiento del aire con las paredes, frenándolo
- A mayor longitud mayor precio
- Su forma no sería recta, sino que estaría amoldada al terreno, frenándo aún más la corriente de aire con las curvas
- Ocuparía muchos kilómetros de superficie, siendo una barrera tanto para animales como para las personas
- Habría que indemnizar a los propietarios de las tierras por donde pasa
- Quizás habría que construir puentes para los caminos de la zona que necesiten cruzarla

Lo que dices de poner varias torres más estrechas que una ancha reduce la eficiencia. En un fluido que pasa por un tubo, las partes cercanas a la pared son frenadas por esta y pierden velocidad. Por tanto, lo ideal es hacer un solo tubo, ya que hacer, por ejemplo, 5 tubos con el 20% de díametro que uno solo grande (100%), tendrían en global la misma sección, pero el conjunto de los 5 tubos tendría muchísima más superficie de pared que el tubo grande individual, aumentando el rozamiento del aire y frenándolo, además necesitaríamos mucho más material para hacerlos (más pared, más hormigón). Lo del tubo aplastado idem de lo mismo, aumentaría la pared y disminuiría la sección (acuerdate de lo que pasa cuando pisas una manguera).

Lo de los colectores planos lo veo complicarnos la vida. Piensa que con colectores no podríamos cubrir toda la superficie (habría que dejar espacio entre ellos para las sombras, las cuales van cambiando a lo largo del día), por lo que "ganamos" por un lado lo perdemos por otro. Cubrir una superficie con plástico es mucho más barato y simple, y la eficiencia por hectarea debe ser igual o mejor que con colectores planos.

Si lo instalamos sobre una salina de las muchas que hay en deshuso (mi zona está plagada de ellas), la misma marea nos traerá el agua y se encargará de eliminar la salmuera. Es un procedimiento fácil de controlar que inventaron los fenicios y ha funcionado durante miles de años. Por otro lado, el color oscuro del barro absorve más la radiación (además de que el propio agua es un gran absorvente de infrarrojo).


ANALICEMOS SU PRODUCTIVIDAD
Como ya habreis visto en otros hilos, me gusta analizar bien las cosas y no "hablar por hablar".

OBJETIVOS
- Obtener electricidad
- Obtener agua desalada

FUENTES ENERGÉTICAS QUE INTERVIENEN
- Solar: La radiación solar que incide sobre todo el sistema y calienta el aire y evapora el agua
- Eólica: El viento en la salida superior de la chimenea provoca efecto venturi sobre esta, "chupando" de ella
- Gradiante térmico: La diferencia de temperatura entre el suelo y la parte superior de la chimenea es de 1ºC cada 100 metros de altura, lo cual también cuenta como aportación energética.

INSTALACIONES
- Una pequeña salina abandonada de forma cuadrada de 1 Km de lado (100 hectareas)
- Chimenea central de 1000 m de altura fabricada con tela plástificada (lona de la utilizada en las atracciones hinchables). La chimenea tendría varios anillos hinchables llenos de helio a lo largo de su recorrido. Su parte superior estaría hecha de forma que la salida se oriente en la dirección del viento, además la salida sería varios tubos de salida paralelos para aumentar el efecto venturi del viento. La parte inferior de la torre sería rígida y más estrecha, con lo cual aumentaría la velocidad en su interior, albergando a la turbina. Esta parte rígida también serviria para replegar a su alrededor a la chimenea cuando haya peligro de tormenta o viento muy fuertes.
- La chimenea tendrá unos colectores en su interior a distintas alturas para recoger el agua que se condense en sus paredes, evacuando esta a una tuberia paralela por donde bajará hasta una tubina hidraulica. También se recogería bastante agua en los tubos paralelos de la salida superior, pues al tener más superficie de pared y hacer más frio se condensaría más agua.

ENERGIAS QUE INCIDEN
- Solar: 1Kw/m2 x 1000000m2 = 1000Mw x 10 horas/dia = 10Gw/dia
- Eólica: ??? (espero vuestra ayuda para calcular su energía)
- Gradiante: 1ºC/100m x 1000m = 10ºC ??? (espero vuestra ayuda para calcular su energía)

FUNCIONAMIENTO
- El sol caliente el agua y el aire, provocando la evaporación del agua y la ascensión de aire y vapor por la chimenea.
- El efecto venturi que hace el viento en la salida superior de la chimenea incrementa la ascensión.
- El gradiante de temperatura (10ºC) se sumará a la fuerza de ascensión, además de que aumentará la condensación en las paredes de la parte superior del tubo por enfriamiento.
- La energía que se ha empleado en evaporar el agua se libera en la condensasión, incorporándose al aire ascendente, con lo que parte de esa energía sirve también para incrementar la ascensión.
- Otra parte de la energía empleada en evaporar el agua servirá en la caida de esta para mover una turbina.
- La ascensión mueve otra turbina
- El agua condensada que ya ha pasado por la turbina se enviará a una planta de tratamiento para potabilizarla o también se puede utilizar para riego. Puede usarse la altura de la torre para impulsar el agua a grandes distancias.

CONCLUSIÓN
- Despreciando las pérdidas, obtenemos elecricidad con toda la energía que recolecta el sistema, pues la energía que se emplea para evaporar el agua luego se recupera en la condensación.
- Obtenemos agua desalada con gasto energético cero por lo explicado anteriormente (despreciando las pérdidas).
- Si suponemos que las pérdidas energéticas equivalen a la energía del efecto venturi más la energía del gradiante térmico, obtenemos 10Gw/dia de electricidad, que es igual a 416 Mwh. ¿Alguien puede decir para cuantos habitantes llegaría?
- Me gustaría que alguien calculara el agua desalada. Suponiendo que se evaporara 1L por m2/hora tendriamos 1000000L/h por 24 horas (recordemos que el agua se mantiene caliente por la noche) nos daría 24000m3/día. Si consiguieramos condensar el 50%, tendríamos 12000m3/día. ¿Alguien puede decir para cuantos habitantes llegaría?



Sé que estos cálculos son a ojo, pero parece un buen sistema para obtener agua y además electricidad, ocupando solo un cuadrado de 1 Km de lado y con energías renovables, además de ser muy barato relativamente hablando. Lo único que no puedo arreglar sería el efecto antiestético del pirulo, aunque podría darle fama a la zona y atraer turistas (hay que ser positivos).



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jlopez

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De cuando hacia bicicleta de montaña recuerdo que para poder ciclar en verano tenía que hacerlo a partir de 1700m de altitud que es donde habían temperaturas sensiblemente más bajas, como mucho 10 grados menos. Es fácil ver donde se hayan las zonas a menor temperatura, mira las altas cumbres nevadas en invierno. En Madrid pueden haber 17ºcuando allí arriba están a 2-3 grados bajo cero, pero deberás superar los 1700m de desnivel.
A la altura donde vuelan los aviones comerciales puedes encontrar 40º bajo cero (60º menos que en superficie).
Segun los diseñadores del hipottico resacacielos "torre milenium" de una milla de alto, para poder soportar los fuertes vientos huracanados tiene que tener forma de cono. Eso sí, para 1700m de altura hay que gastar la producción de acero de Japón durante 3 años.
Sigo viendo mucho más prácticos los sistemas termosolares como los de la plataforma de almería.

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jarp

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Ayer hice un análisis optimista de un sistema con una chimenea flexible hecha de lona y sustentada por flotación mediante helio. Hoy, tras detectar algunos errores voy a hacer el mismo análisis en plan pesimista.

El pirmer inconveniente que he detectado es que cuando el viento sopla inclina la chimenea haciendo que esta llegue a menos altura. La inclinación también incrementa la fuerza de rozamiento del aire ascendente con la pared interior del tubo. Dicho efecto negativo puede verse contrarrestado por el efecto venturi que produce el viento en la salida. Así, a mayor viento, mayor inclinación, pero también mayor efecto venturi. Cuando no hiciera viento, la torre estaría totalmente erguida, pero no tendría efecto venturi. Por tanto, una cosa contrarresta a la otra y podemos hacer los cálculo suponiendo una chimenea totalmente erguida y sin efecto venturi.

Tampoco tuve en cuenta el rendimiento de las turbinas, el cual vamos a suponerle ahora un 30% al conjunto turbina-generador, es decir, el 30% de la energía del aire ascendente y del agua en caida se convierte en electricidad.

También vamos a suponer que solo se recolecta el 50% de la radiación solar que llega al colector. Y vamos a despreciar la energía aportada por el gradiante térmico (aunque es bastante, 10ºC), la cual destinaremos a cubrir otras pérdidas no tenidas en cuenta.

Por tanto, suponiendo una insolación de 1Kw/m2 y un colector cuadrado de 1 Km de lado:

1Kw/m2 x 1000000m2 = 1Gw x 10horas (insolacion diaria) = 10Gw/dia

Como solo se aprovecha el 50% de la insolación:

10Gw/dia x 50% = 5Gw/dia

Dado que las turbinas convierten un 30% en electricidad:

5Gw/dia x 30% = 1.5Gw/dia

Lo cual pasado a potencia:

1.5Gw/dia / 24horas = 62.5 Mwh

Esto es mucho menos que lo que dije en el cálculo optimista pero sigue siendo una cifra muy muy aceptable a la que hay que sumar el hecho de obtener agua desalada, lo cual calculé en más de 400m3/hora.



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jarp

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Otra ventaja es que podemos regular el flujo de aire ascendente mediante una compuerta colocada en la base de la chimenea. Así podremos mantener un flujo constante aunque el sol caliente más de lo normal, evitando desaprovechar el exceso de aire ascendente. También podremos parar el sistema en momentos de poca demanda, almacenando el calor en el colector (sobre todo en el agua) para las horas de más demanda (incluso de noche).

Por otro lado, me acabo de dar cuenta que he supuesto que toda la energía calorífica se transforma en movimiento (corriente de aire ascendente). Esto no puede ser así y habrá que aplicar el teorema de Carnot. Así que suponemos que el aire del colector está a 65ºC (338ºK) y que el aire en la parte superior de la chimenea está a 10ºC (283ºK):

% conversión calor->movimiento = 1 - 283ºK/338ºK = 16%

Así que habrá que aplicar un 16% al resultado que obtuve anteriormente:

62.5Mwh x 16% = 10Mwh


En resumen obtenemos 100Kw/hectarea, por lo que el índice de conversión de energía solar en energía eléctrica es del 1%. Esta última cifra no hay que tenerla muy en cuenta, ya que hay que mirarlo desde el lado de energía/hectarea, pues por ejemplo, en una hectarea con paneles fotovoltaicos (más eficientes) hay que dejar muchos huecos para las sombras, con lo cual se pierde espacio.

Además, hay que mirar también el valor del agua obtenida, algo que habitualmente conlleva un gran gasto energético.

Habría que calcular los gastos de estas instalaciones y obtener el precio del Kwh y el m3 de agua para poderlo comparar con otras energías, como por ejemplo la fotovoltaica. Estoy seguro que sería mucho más rentable que la fotovoltaica y su TRE mucho menor. Además, la tecnología empleada es muy simple y esto lo hace asequible a cualquier pais, lo cual debe tenerse muy en cuenta.



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eduardo37

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jarp: veo que tú también te has liado con esto de las chimeneas.

Algunas cosas para agregar:

la eficiencia de sistema de conversión de calor en electricidad de la chimena solar es bajo: con suerte un 1 o 1,5%. Con mucha suerte. Pero creo que eso no tendría mucha importancia si el sistema es económico, y de bajo impacto ambiental.

Creo que merecía la pena investigar donde se producen tantas pérdidas energéticas, porque tal vez con algunas modificaciones se logra incrementar la eficiencia sin aumentar significativamente los costos.

por este motivo es que me parece conveniente considerar la posibilidad de sustituir el método de recolección de calor pasando del invernadero para calentar aire a los paneles planos para calentar agua.

Paso a explicar porqué.

el aire comienza a calentarse desde su ingreso al invernadero y a medidas que aumenta su temperatura comienza a ejercer mayor presión ascendente, pero debe desplazarse unos cuantos cientos de metros aún en el interior del invernadero hasta llegar a ingresar en la chimenea para poder elevarse. Todo ese recorrido por el interior del invernadero, ejerciendo cada vez mayor presión sobre el plástico del techo a medidas que va aumentando su temperatura, aumenta el rozamiento y como sabes eso produce una pérdida en la energía cinética del aire.
Por otro lado el aire es un mal conductor del calor así que no se realmente que cantidad del calor que llega a la superficie del invernadero se puede conservar en el aire.

estos inconvenientes se pueden solucionar captando y transportando el calor a traves del agua hasta el lugar en que más nos conviene usarlo. Si calentamos agua en paneles solares y la transportamos por tuberías con aislamiento térmico conseguimos recolectar un porcentaje del calor incidente por metro de superficie muchas veces mayor, tal vez del orden de unas 10 veces más.
Luego en la base de la chimenea hacemos pasar el agua por un intercambiador de calor que caliente el aire directamente al ingreso de la chimenea. Es bastante simple hacer pasar el aire por un radiador. Además se puede aprovechar la temperatura residual que conserve el agua.
Y también lo que puede ser muy importante es que se podría traer el agua caliente desde mayores distancias por lo que se podría aprovechar el calor excedente de industrias y otras fuentes.

con respecto a lo de la chimenea creo ambos sistemas tienen sus inconvenientes: el de recostarlo en la montaña, y el de chimenea flotante pero.... y si utilizamos una chimenea flotante aferrada por tensores a una montaña? O sea un sistema mixto ??

saludos.

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jarp

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Creo que hemos llegado a un punto en el que no podemos continuar la discusión sin experimentación. Ya todo son suposiciones que habría que probar para ver si son factibles.

De todas formas, queda desmostrado por las experiencias que se han hecho (como la de Manzanares) que la chimenea solar es algo viable que debería llevarse a la práctica en muchos más lugares.

eduardo37, sigo opinando que la idea que planteas de instalar paneles solares para calentar agua incrementaría notablemente los gastos y el resultado sería el mismo o quizás un poco mejor, además de que complicarías la tencnología a usar, haciendo que los paises más pobres tengan que depender de los ricos.

Lo que si me gusta de tu idea es el poder calentar agua en fábricas cercanas (aprovechando el calor que estas puedan emitir) para utilizarlo bajo la chimenea. Aunque también lo veo dificil y costoso para el beneficio que podría brindar.

La idea que yo planteo, y no me refiero a utilizar un colector de 100 hectareas y una chimenea de 1000 m, si no pequeñas centrales de 1 hectarea con una chimenea "hinchable" de 100 m, es muy simple y debe tratarse más como una desaladora que como una central eléctrica, hay que tener muy en cuenta toda la energía que ahorraríamos en desalar agua. Sus costes serían muy bajos y hasta el pais menos desarrollado podría construirlo.

Una central de 1 hectarea produciría 100 Kwh de electricidad y unos 50 m3 de agua diarios, lo cual sería ideal para muchas zonas costeras con problemas de sequía, posibilitando la agricultura y el abastecimiento de la población local. Estaría muy indicado en muchos paises africanos, donde sufren sequías y la demanda de agua y electricidad por habitante en muy baja, o incluso en el sureste de España y Canarias.



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eduardo37

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Creo que este hilo debería cambiar su nombre por el de "termosolar sin concentración de baja temperatura" así vemos que solo se trata de una aplicación a gran escala de elementos archi-conocidos.

sigo viendo ventajas en la recolección del calor por medio de un circuito de agua, cuya temperatura se puede elevar hasta unos 110°C con un elemento tan simple y probado como una panel plano, y transportado en forma eficiente hasta el lugar de su transformación en energía cinética.

Intentaré demostrar porqué.

en primer lugar para transportar la misma cantidad de calor hace falta una masa de un volumen 3600 veces superior de aire que de agua. Esto significa que a igual temperatura 1 m3 de agua contine el mismo calor que 3600 m3 de aire.

la primera consecuencia de esto es que las pérdidas energética por rozamiento serán de una magnitud mucho mayor si transportamos el calor en forma de aire caliente que si lo hacemos con agua, por la mayor masa que se debe movilizar.
Esto me parece muy importante de tener en cuenta ya que el calor para el sistema CH. Solar deberá ser recogido en una zona bastante amplia que puede estar ubicada a unos cuantos cientos de metros de la chimenea, pero sería deseable poder recoger calor de una zona mucho más amplia aún. Creo que con aire esto se hace completamente inviable, solo hace falta ver en el estudio chileno que pegué anteriormente cuales son las pérdidas por rozamiento por el solo hecho de inclinar unos grados la chimenea para darse una idea de lo inconveniente de trasladar aire caliente en forma horizontal por largas distancias.

POr otro lado si bien es cierto que un invernadero es algo mucho más simple y económico de construir que un sistema recolector de agua caliente pero :

-El plástico del invernadero deberá ser cambiado cada 3 o 4 años mientras que los colectores de agua caliente pueden durar 40 o 50 años.

-Para recoger la misma cantidad de calor hace falta cubrir una superficie mucho menor con colectores de agua que con invernadero, por lo que el costo podría llegar a ser similar.

-La superficie se inutiliza mucho más con un invernadero que con colectores. La zona de recolección usada con colectores puede ser usada para muchos otros fines, ya que se pueden construir calles y carreteras entre ellos, casas, fábricas, pueden ser ubicados a cierta altura y en los techos de las viviendas particulares, se puede aprovechar la sombra que se produce bajo ellos, no hace falta nivelar el terreno, ya que hasta pueden ser ubicados en zonas escarpadas e irregulares.

-Otra ventaja importante del agua caliente es su posibilidad de ser transportada a mayor distancia con menores pérdidas, como ya dije. Esto puede ser fundamental si queremos contar con el apoyo de la ladera de una montaña para la chimenea ya que posiblemente el lugar más apropiado para ello no se encuentre lindante con la zona ideal de recolección del calor. Quiero decir que es muy dificil de encontrar justo una llanura lindante con una ladera escarpada. Lo más seguro es que la zona indicada para la construcción de la chimenea se encuentre a cierta distancia de la zona de recolección del calor y en ese caso poder conducir el calor por medio de un ducto es de suma importancia.

-otra cuestión es que no hay que olvidar que una parte del calor en el sistema actual es utlizado para calentar agua a los fines de que la chimenea siga funcionando luego de la puesta del sol. Pués es mucho más eficiente calentar directamente el agua, que calentar aire para calentar agua que luego será usada nuevamente para calentar agua.

- El sistema no se complejiza mucho utilizando un sistema de recoleción de calor basado en agua. Solo se agrega un intercambiador de calor agua-aire en la base de la chimenea, y posiblemente también una cámara de expansión.

- También pienso que se puede hacer un sistema mixto. Un invernadero relativamente pequeño junto a la chimenea y agregar colectores planos en la periferia.


Con respecto al material de la chimenea estoy pensando que se podrían utilizar otras opciones para hacerla económica. Si se trata de una chimenea "inflable" opción altamente improbable por las dimensiones de la misma, convendría pensar en una estructura rígida que no tiene porque contener helio ya que puede ser inflada con hidrógeno, gas de alumbrado o aire a cierta presión. Creo que se podría tal vez combinar una estructura rígida inflable con superficies de tela o plásticos.
también creo que conviene estudiar materiales de bajo peso y alta resistencia, como telgopores (poliestireno expandido), fibras de carbono, o incluso plásticos.
pienso que se podría incluso construir una chimenea sostenida por tensores entre medio de 2 montañas.

saludos.

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eduardo37

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Creo que este hilo debería cambiar su nombre por el de "termosolar sin concentración de baja temperatura" así vemos que solo se trata de una aplicación a gran escala de elementos archi-conocidos.

sigo viendo ventajas en la recolección del calor por medio de un circuito de agua, cuya temperatura se puede elevar hasta unos 110°C con un elemento tan simple y probado como una panel plano, y transportado en forma eficiente hasta el lugar de su transformación en energía cinética.

Intentaré demostrar porqué.

en primer lugar para transportar la misma cantidad de calor hace falta una masa de un volumen 3600 veces superior de aire que de agua. Esto significa que a igual temperatura 1 m3 de agua contine el mismo calor que 3600 m3 de aire.

la primera consecuencia de esto es que las pérdidas energética por rozamiento serán de una magnitud mucho mayor si transportamos el calor en forma de aire caliente que si lo hacemos con agua, por la mayor masa que se debe movilizar.
Esto me parece muy importante de tener en cuenta ya que el calor para el sistema CH. Solar deberá ser recogido en una zona bastante amplia que puede estar ubicada a unos cuantos cientos de metros de la chimenea, pero sería deseable poder recoger calor de una zona mucho más amplia aún. Creo que con aire esto se hace completamente inviable, solo hace falta ver en el estudio chileno que pegué anteriormente cuales son las pérdidas por rozamiento por el solo hecho de inclinar unos grados la chimenea para darse una idea de lo inconveniente de trasladar aire caliente en forma horizontal por largas distancias.

POr otro lado si bien es cierto que un invernadero es algo mucho más simple y económico de construir que un sistema recolector de agua caliente pero :

-El plástico del invernadero deberá ser cambiado cada 3 o 4 años mientras que los colectores de agua caliente pueden durar 40 o 50 años.

-Para recoger la misma cantidad de calor hace falta cubrir una superficie mucho menor con colectores de agua que con invernadero, por lo que el costo podría llegar a ser similar.

-La superficie se inutiliza mucho más con un invernadero que con colectores. La zona de recolección usada con colectores puede ser usada para muchos otros fines, ya que se pueden construir calles y carreteras entre ellos, casas, fábricas, pueden ser ubicados a cierta altura y en los techos de las viviendas particulares, se puede aprovechar la sombra que se produce bajo ellos, no hace falta nivelar el terreno, ya que hasta pueden ser ubicados en zonas escarpadas e irregulares.

-Otra ventaja importante del agua caliente es su posibilidad de ser transportada a mayor distancia con menores pérdidas, como ya dije. Esto puede ser fundamental si queremos contar con el apoyo de la ladera de una montaña para la chimenea ya que posiblemente el lugar más apropiado para ello no se encuentre lindante con la zona ideal de recolección del calor. Quiero decir que es muy dificil de encontrar justo una llanura lindante con una ladera escarpada. Lo más seguro es que la zona indicada para la construcción de la chimenea se encuentre a cierta distancia de la zona de recolección del calor y en ese caso poder conducir el calor por medio de un ducto es de suma importancia.

-otra cuestión es que no hay que olvidar que una parte del calor en el sistema actual es utlizado para calentar agua a los fines de que la chimenea siga funcionando luego de la puesta del sol. Pués es mucho más eficiente calentar directamente el agua, que calentar aire para calentar agua que luego será usada nuevamente para calentar agua.

- El sistema no se complejiza mucho utilizando un sistema de recoleción de calor basado en agua. Solo se agrega un intercambiador de calor agua-aire en la base de la chimenea, y posiblemente también una cámara de expansión.

- También pienso que se puede hacer un sistema mixto. Un invernadero relativamente pequeño junto a la chimenea y agregar colectores planos en la periferia.


Con respecto al material de la chimenea estoy pensando que se podrían utilizar otras opciones para hacerla económica. Si se trata de una chimenea "inflable" opción altamente improbable por las dimensiones de la misma, convendría pensar en una estructura rígida que no tiene porque contener helio ya que puede ser inflada con hidrógeno, gas de alumbrado o aire a cierta presión. Creo que se podría tal vez combinar una estructura rígida inflable con superficies de tela o plásticos.
también creo que conviene estudiar materiales de bajo peso y alta resistencia, como telgopores (poliestireno expandido), fibras de carbono, o incluso plásticos.
pienso que se podría incluso construir una chimenea sostenida por tensores entre medio de 2 montañas.

saludos.

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Karls

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Pero que puñetera manía de recoger la Energía del Sol y llevarla distribuida a más de 500 Km, cuando el SOL simultaneamente está en todas partes, ofreciendo su ENERGIA que es la nada despreciable cantidad de 1KW por m2.
El aprovechamiento del sol como energía renovable, es su utilización en el lugar que se proyecta, obteniendo su energía para calefacción, refrigeración, agua caliente, electricidad.
Es demencial pensar en obtener un torrente energético instantáneo del sol, como estamos habituados con la energía fósil y su derivado eléctrico.
Para ello debemos empezar por edificar pensando en el sol y desarrollar equipos a nivel individual, para satisfacer nuestras necesidades en una sociedad de baja energía, sin reducir nuestras necesidades actuales de confort.

En la actualidad se dispone del colector solar térmico, este colector solar del mercado actual, no dispone de las cualidades para obtener durante su vida, que debe ser de más de 15 años, una continuidad del rendimiento inicial, siendo su vida inferior a los 5 años, en la climatología de nuestro país.

Saludos


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eduardo37

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Es que nadie piensa en transportar calor a 500 km karls. Pero si sería conveniente disponer de una fuente para transportar calor en un radio de unos 5 o 10 km de distancia, apenas lo suficiente como para esquivar una montaña o cruzar un curso de agua o una zona densamente poblada.

Y no sé como andarán por allá con los colectores planos pero conozco algunos fabricados con materiales locales con 20 años de fucionamiento.

pero evidentemente en los países desarrollados es más fácil pensar en construir una nueva vivienda "más ecológica" que en optimizar una ya hecha. Escucho muchas opiniones a favor de cambiar elecrodomésticos y coches viejos por otros mucho más nuevos y eficientes, en fin, opiniones de combatir el hiperconsumo con más consumo.

más de lo mismo, me temo.

saludos.


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eduardo37

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Es que nadie piensa en transportar calor a 500 km karls. Pero si sería conveniente disponer de una fuente para transportar calor en un radio de unos 5 o 10 km de distancia, apenas lo suficiente como para esquivar una montaña o cruzar un curso de agua o una zona densamente poblada.

Y no sé como andarán por allá con los colectores planos pero conozco algunos fabricados con materiales locales con 20 años de fucionamiento.

pero evidentemente en los países desarrollados es más fácil pensar en construir una nueva vivienda "más ecológica" que en optimizar una ya hecha. Escucho muchas opiniones a favor de cambiar elecrodomésticos y coches viejos por otros mucho más nuevos y eficientes, en fin, opiniones de combatir el hiperconsumo con más consumo.

más de lo mismo, me temo.

saludos.


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eduardo37

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Seré más preciso. En un radio de 100 de la chimenea aproximadamente creo que conviene calentar directamente el aire. Entre los 100mts. y los 10 km, agua.

Además tampoco estoy de acuerdo con el exceso de individualismo, o sea cada uno con su panelito fotovoltaico, su conversor, su propia huerta, su propia producción de agua caliente, etc, etc, etc.
creo más conveniente y eficiente pensar los sistemas energéticos descentralizados pero adaptados a comunidades de entre 10.000 y 50.000 habitantes que cubran las necesidades de pequeñas ciudades adaptadas a la vida comunitaria.
De nada sirve multiplicar los sistemas de suministro energético para disponer de uno por familia.

Eso es pura cultura del consumo.

ahora sí, saludos.

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eduardo37

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Seré más preciso. En un radio de 100 de la chimenea aproximadamente creo que conviene calentar directamente el aire. Entre los 100mts. y los 10 km, agua.

Además tampoco estoy de acuerdo con el exceso de individualismo, o sea cada uno con su panelito fotovoltaico, su conversor, su propia huerta, su propia producción de agua caliente, etc, etc, etc.
creo más conveniente y eficiente pensar los sistemas energéticos descentralizados pero adaptados a comunidades de entre 10.000 y 50.000 habitantes que cubran las necesidades de pequeñas ciudades adaptadas a la vida comunitaria.
De nada sirve multiplicar los sistemas de suministro energético para disponer de uno por familia.

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eduardo37

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veo que se han duplicado mis últimos mensajes. Creo que sería conveniente eliminar la copia par no ocupar espacio inutilmente. Posiblemente se deba a que luego de enviar los mensajes tengo la costumbre de apretar la flecha superior de retroceso de la barra de herramientas, ya que me dió la impresión de que al volver a la página de confirmación del éxito de envio, se envía nuevamente.

También aprovecho para pegar este enlace aquí en la pág. 4 contiene un esquema de una torre solar donde el aire es calentado al ingreso de la chimena y datos importantes para calcular cuál puede ser el rendimiento si empleamos un circuito cerrado de recolección de calor empleando un fluído caloportador.

saludos.

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jarp

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eduardo37, las placas solares convencionales que se instalan para agua sanitaria alcanzan unos 60-70ºC. Si dichas placas ya son muy caras, imagina las que tu dices de 110ºC. Por otro lado, ten cuidado con la vida útil de la placa, pues ningún fabricante te va a dar tantos años de garantía como dices. Que tú veas por ahí placas con más de 20 años no quiere decir que todas vayan a aguantar lo mismo (también hay ancianos con 110 años). Piensa que una fuerte granizada puede cargarse las placas incluso dos días después de ser instaladas.

Por otro lado, ¿por qué quieres convertir: energía solar > agua caliente > aire caliente > movimiento de turbina > electricidad? Yo ahorraría pasos y con el agua caliente movería un motor (cualquiera de los sistema que vimos en el hilo energía solar sin concentración) para generar electricidad. Piensa que cada transformación de energía conlleva grandes pérdidas. Incluso si haces los cálculos de los rendimientos de cada cambio de energía se demuestra que es menos eficiente que usar un motor directamente con agua caliente, ya que estas introduciendo las pérdidas de la turbina de viento (solo una parte del movimiento de aire se convierte en rotación de la turbina) las cuales te ahorrarías con un motor stirling por ejemplo.

No entiendo ese empeño por querer complicarnos y encarecernos la vida. El sistema que tú propones dificilmente valdría para un pais tercermundista, en cambio, el que yo he expuesto si es muy factible. Debes tener muy en cuenta que DESALA AGUA, un bien muy escaso en muchos lugares del tercer mundo y que cuesta muchísimo dinero paliar.

Como ya dije, basta con hacer un colector de 1 hectarea con simple plastico de invernadero, el cual, aunque se deteriore pronto o lo rompa una granizada, puede sustituirse fácil y económicamente y seguir siendo viable. En cambio, si se rompe un panel solar de los tuyos (110ºC) cuesta un ojo de la cara sustituirlo. Además tus colectores desaprovechan mucha superficie entre ellos.



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eduardo37

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Vayamos por partes, como decía Jack el Destripador.

Con respecto a usar un invernadero para desalación me parece acertado, y de hecho se hace.

Tienes que tener en cuenta que el agua comenzará a condensarse sobre el plástico dentro del invernadero y que gran parte no llegará a la chimenea porqué habrá precipitado antes de llegar.

Tienes también que tener en cuenta que todo el trayecto de traslado de una masa de aire caliente y húmeda desde el ingreso al invernadero hasta el ingreso a la chimenea tiene un costo energético que se traduce en pérdidas o menor rendimiento de la turbina eólica. Las pérdidas por roce de aire caliente expandido contra el techo y el piso del invernadero serán muy importantes, y se van incrementando al cubo del aumento de la velocidad del aire en su interior.

Con respecto a los paneles planos:

Por muy poca duración que tengan siempre será muy superior a la del invernadero.

No tienen porqué ser muy costosos, de hecho también funcionan con el efecto invernadero pero para calentar agua, y básicamente se trata de una caja de plástico negro. Lógico que si hablamos de colectores con tubos de vacío es otra historia.

Llegado el caso se puede diseñar una amplia pileta de unos 5 cms de profundidad cubierta por un vidrio transparente, por donde circule el agua y vaya adquiriendo temperatura y es casi lo mismo.

Pileta Solar Salina en Israel

La idea básica implica una pileta de agua salina, de alrededor de 2 metros de profundidad, que es mantenida artificialmente de modo que su grado de salinidad (y consecuentemente su densidad) sea mayor hacia el fondo que en la superficie. La absorción de la radiación solar en el fondo de la pileta calienta el agua de las profundidades que no pueden subir por su alta densidad en relación a las capas superiores. En tal situación la temperatura del agua en el fondo aumenta y puede alcanzar temperaturas cercanas a los 100C. Más aún, dado que las que las piletas son muy grandes - una de las piletas de demostración, en Beit Haaravá, es de 250.000 metros cuadrados - esto representa una enorme cantidad de energía acumulada. La Corporacion Ormat, que fue una de las pioneras de este tipo de piletas, desarrolló una turbina especial de baja temperatura que permite al agua caliente de la pileta convertir un fluido orgánico en vapor y así producir electricidad. Para la pileta de Beit Haaravá se construyó una turbina de 5 MW.

La eficiencia termodinámica de un sistema productor de energía de este tipo, comparativamente a baja temperatura, exige pocos requisitos, aproximadamente 1% como óptimo. De acuerdo con esto, uno podría prever que una pileta así produzca, como promedio, sólo alrededor de 570 kWh de energía eléctrica. Una turbina de 5 MW podría, por lo tanto, parecer a primera vista muy poco optimista. No obstante, lo que da un valor singular a las piletas solares, en comparación con todas las demás tecnologías, es su capacidad de acumulación incorporada. Tarda varias semanas hasta que la temperatura de la pileta alcanza un estado constante en sus mayores profundidades, después de lo cual, siempre que no se extraiga energía a una tasa promedio mayor que el 570 kWh nominal en una base anual, se puede obtener una producción de energía enormemente mayor por algunas horas al día - generalmente durante los períodos picos de carga en la mañana y en la tarde. De hecho se permite a la pileta absorber energía solar durante el día, pero se opera la turbina sólo temprano en la mañana y en las horas postreras de la tarde. Las turbinas de fluido orgánico de Ormat han demostrado tener larga vida, parcialmente porque es una unidad totalmente sellada, que se las puede encontrar en todo lugar en que existen fuentes de baja temperatura y se necesita energía eléctrica.

Copiado de Energ?a solar en Israel

Cito este texto para entender que lo de las piletas solares ya ha sido estudiado y no es un invento del TBO.
Por otro lado lo del stirling ya se ha hablado y ha quedado claro de su baja eficiencia con un gradiente térmico de 50 o 60 °C, y el problema de sus complicaiones técnicas. Si es por aprovechar la energía solar de baja temperatura me parece mejor turbinar directamente una corriente de aire cálido ascendente, para lo cuál hay que usar una chimena.

Lo de la temperatuta tienes razón que 110°C es muy elevada, quizás bastaría con menos, pero no creas que los colectores solares son algo inaccesible para países del tercer mundo. En absoluto es así, de hecho se instalan plantas nucleares y se envían satelites al espacio por aquí. El problema viene más por la falta de recursos económicos para la investigación y desarrollo, que por la falta de tecnología o recurso humano capacitado.

Además creo que haciendo un cálculo a ojo, si con los paneles captas el 60% de la radiación incidente en una superficie, consigues transferir la mitad de eso al aire al ingreso de la chimenea, o sea un 30 % y terminas aprovechando solo un 10 % en el generador eólico no me parece una mala opción teniendo en cuenta lo simple del sistema. De hecho la eficiencia será mucho mayor que con el sistema tradicional de chimenea solar. Además me parece que de esta forma también se podría reducir la altura necesaria de la chimenea ya que el tiraje necesario para producir la misma energía será menor, porque veo que gran parte de potencia generada por la chimena se consume en trasladar la masa de aire caliente desde el ingreso al invernadero hasta la base de la chimena. Recuerda que para trasladar la misma cantidad de calor en aire hace falta un volumen 3400 veces superior que si lo haces con agua, lo que además implica un peso total 3 veces mayor.

De allí que me animo a decir que conviene calentar agua y no aire.

saludos.

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jarp

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Eduardo37, se te está escapando un dato MUY IMPORTANTE: No estás aplicando el teorema de Carnot cuando conviertes el calor del aire en movimiento de este!!! Si repasas los últimos cálculos que he hecho en post anteriores verás que yo al principio tampoco lo apliqué pero luego me dí cuenta del error y lo apliqué.

Debés entender que lo hagas como lo hagas (stirling, turbina, noria...) siempre deberás aplicar dicho teorema, el cual te va a decir el rendimiento máximo que puedes obtener con dos focos de temperatura distintos. Por ello, veo que es una tontería calentar agua para luego calentar aire y hacerlo pasar por una turbina, pues estás añadiendo más pérdidas al sistema. Aquí detallo el rendimiento máximo de cada paso:

Energía solar > Agua caliente 60%
Agua caliente > Aire caliente 50% (como dices tú)
Aire caliente > Movimiento ascendente (T caliente - T fria)/T caliente = (338-293)/338 = 13% (T está en ºK, he tomado 65ºC y 20ºC)
Movimiento acendente > Rotación turbina 40%
Rotación turbina > Electricidad 90%

Con lo que el rendimiento teórico máximo del sistema completo sería: 1.4%

Te vas a gastar bastante dinero en paneles y tuberías con aislante con un sistema que solo puede cubrir 1/3 de la superficie para evitar que se hagan sombras unos a otros, es decir, su rendimiento por hectarea sería 1.4% / 3 = 0.47%/superficie, con lo que suponiendo una insolación de 1000W/m2 durante 10 horas/dia nos da un máximo teórico de 470Kw/hectarea diarios.

Si en vez de esto, utilizas el agua caliente para mover un ingenio de los que vimos en el hilo "Energia solar sin concentración" (stirling, noria...), te ahorrarás el paso "Movimiento acendente > Rotación turbina", con lo que ganas un 40% de eficiencia y eliminas la chimenea y la turbina, los cuales son sustituidos por el ingenio que utilices, como por ejemplo un motor stirling. De esta forma, el rendimiento teórico máximo del sistema completo sería: 3.51%, con lo que obtendrías diariamente un máximo teórico de 1170Kw/hectarea sembrada de paneles.


Respecto al invento del invernadero que yo decía, tú dices:
Tienes que tener en cuenta que el agua comenzará a condensarse sobre el plástico dentro del invernadero y que gran parte no llegará a la chimenea porqué habrá precipitado antes de llegar.

Ya lo había pensado y se puede recoger dicho agua desalada en canales a donde escurra por gravedad (debido a la inclinación que tendría el techo), por lo que no se desaprovecharía ni el agua ni el calor, el cual es vuelto a liberar al medio durante la condensación. También había pensado que lo más eficiente es colocar un techo doble (un plástico encima de otro) para que la cámara de aire intermedia haga de aislante y mejore la eficiencia del sistema.

Tienes también que tener en cuenta que todo el trayecto de traslado de una masa de aire caliente y húmeda desde el ingreso al invernadero hasta el ingreso a la chimenea tiene un costo energético que se traduce en pérdidas o menor rendimiento de la turbina eólica. Las pérdidas por roce de aire caliente expandido contra el techo y el piso del invernadero serán muy importantes, y se van incrementando al cubo del aumento de la velocidad del aire en su interior.

También lo había pensado y se reducen las pérdidas haciendo el invernadero más alto en su zona central (donde está la chimenea) y más bajo en sus laterales. Así, cuanto más se caliente y expanda el aire más alto estará el techo y más espacio tendrá para pasar, haciendo que la velocidad de este sea lo más baja posible para evitar pérdidas por rozamiento. De esta forma, se podría empezar con solo unos centímetros de altura en los extremos y acabar en la parte de la chimenea con varios metros de altura.

También debes tener en cuenta que cuanto menos denso se vaya haciendo el aire con el calor menor será su fuerza de rozamiento (porque tiene menos partículas por cm3). Y otro factor importante es que el limitador de la velocidad de la corriente de aire es la turbina y no el techo (sería como usar una tubería muy gruesa para un pequeño grifo).


De todas formas, se me ocurre una variante en la que no necesitariamos la chimenea. Todo consistiría en cubrir una antigua salina abandonada con invernaderos convencionales de los usados en la agricultua pero con el techo lo más alto posible. Los techos están formados por arcos sucesivos. En las bajadas de los arcos colocariamos unas canaletas que recogieran el agua condensada en el techo y que escurriría por gravedad. Dicha agua sería conducida hasta un depósito y de este saldría un tubo para otro depósito más bajo, aprovechando el salto de agua por una turbina.

Otra variante mucho mejor sería usar invernaderos con poca altura y colocar doble plástico para aislar más y evitar la condesación en el techo. En las partes más altas colocariamos chimeneas que conducirian mediante un tubo el vapor a un tanque elevado donde se condensaría (dicho tanque tendría mucha superficie de contacto con el aire exterior para su enfriamento). El aire restante ya sin vapor sería enviado de nuevo al invernadero para aprovechar el calor residual. El agua desalada del tanque caería hasta otro tanque más abajo aprovechando el salto con una turbina.


En teoría, estas últimas variables sin chimenea son más eficientes y más baratas.



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jarp

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Eduardo37, también te quería decir que mientras un m2 de cristal de unos 5 mm de grosor cuesta 30 Euros aproximadamente, el m2 de plastico de invernadero cuesta menos de 1 Euro. Es decir, que hay una diferencia de 1/30 solo en el precio del material usado como cubierta, sin contar el resto de artilugios que utiliza un panel solar y los cientos de metros de tubería aislada que necesitarias, mintras que el invernadero solo necesita unos simples tubos metálicos, existiendo empresas montadoras de invernaderos en cualquier parte.



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jarp

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Antes me he equivocado:
Si en vez de esto, utilizas el agua caliente para mover un ingenio de los que vimos en el hilo "Energia solar sin concentración" (stirling, noria...), te ahorrarás el paso "Movimiento acendente > Rotación turbina", con lo que ganas un 40% de eficiencia y eliminas la chimenea y la turbina, los cuales son sustituidos por el ingenio que utilices, como por ejemplo un motor stirling. De esta forma, el rendimiento teórico máximo del sistema completo sería: 3.51%, con lo que obtendrías diariamente un máximo teórico de 1170Kw/hectarea sembrada de paneles.

No he tenido en cuenta que también te ahorrarías el paso "Agua caliente > Aire caliente 50%", con lo que se duplicaría la eficiencia, siendo entonces del 7%, con lo que obtendrías diariamente un máximo teórico de 2340Kw/hectarea sembrada de paneles.



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eduardo37

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Jarp: tienes razón, en mis cálculos no he aplicao el teorema de carnot. Por eso que te decía antes de conseguir 110°C en el agua, y si tenemos 10°C a la salida de la chimenea o sea un gradiente térmico de 100°C el rendimiento teórico creo que se aproxima a un 18% del cuál con la turbina y una corriente de aire rápida seguramente puede aprovecharse un 40 % , o sea un 7 y pico como tu dices. Pero con: una diferencia térmica de 100°C y sin contar pérdidas por conducción y bombeo del agua, pérdidas en el intercambiador (que no son del 50% como puse antes), etc.

Pero de todas formas es un rendimiento varias veces superior al de las torres con invernadero.

Por otro lado lo que dices del costo del cristal puede ser cierto, pero que sea 30 veces más barato un plástico no quiere decir que los paneles sean caros. Hay modelos de paneles muy económicos, sobre todo los destinados a calefaccionar piletas de natación y además todo dependerá del rendimiento que nos permitan alcanzar para saber si se justifica la inversión.
Por otro lado insistes en que se ocuparía mayor superficie con los paneles porque supongo que te los imaginas puesto inclinados en un ángulo de 40° con lo cuál tendrían un rendimiento óptimo en España, pero eso no quiere decir que no se puedan poner en forma horizontal sobre el piso y resignar algo de rendimiento.

con respecto a lo que dices del diseño del invernadero con techo inclinado me parece correcto. Creo que el ángulo de inclinación que deberías tener para que el agua que se condense en el techo no precipite es de 30°, por lo que si comienzas a la altura del agua a los 100 mts de invernadero ya tendrás una altura de unos 70 mts, y a los 500 mts de invernadero creo que deberás pensar en al menos unos 350 mts de altura. Nada económico, calculo.

Además los invernadero no son tan simples y menos los de grandes dimensiones.

Esto me ha hecho acordar a la última que fui de camping ya que luego de una tormenta el techo de la carpa estructural que no estaba bien estirado comenzó a acumular agua y a hacer una panza hacia el interior de la carpa. Al rato de largarse la lluvia creo que ya teníamos varias tn de agua sobre la cabeza y todos estabamos sosteniendo el techo, además los parantes comenzaron a ceder, y bue, terminamos bastante mal.

Te lo cuento porque en todos los proyectos de torres solares que veo aparecen elegantes dibujos de invernaderos acristalados de varios km2 y solo basta pensar que pasaría si se larga a llover o nevar. No se ve que sistemas de canaletas tienen, y que desagües, y porque el techo no necesita inclinación para evacuar el agua o la nieve, o como tú bien adviertes para no aumentar la fricción , ya que si bien el aire se va haciendo menos denso a medidas que se calienta la densidad solo disminuye un 20% a los 80 o 90°C de temperatura por lo que pesa alrededor de 1 Kg contra 1,2 Kg que pesa a los 15°C.

Además también hay que definir si lo que queremos producir es agua dulce o electricidad.

pero de todas formas coincido contigo que apostaría por torres medianas, de no más de 200 o 250 mts de altura, con un invernaderos cónicos en su base y un sistema de recolección de calor por medio de agua en la periferia con paneles ultraeconómicos.

Saludos.

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eduardo37

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Jarp: tienes razón, en mis cálculos no he aplicao el teorema de carnot. Por eso que te decía antes de conseguir 110°C en el agua, y si tenemos 10°C a la salida de la chimenea o sea un gradiente térmico de 100°C el rendimiento teórico creo que se aproxima a un 18% del cuál con la turbina y una corriente de aire rápida seguramente puede aprovecharse un 40 % , o sea un 7 y pico como tu dices. Pero con: una diferencia térmica de 100°C y sin contar pérdidas por conducción y bombeo del agua, pérdidas en el intercambiador (que no son del 50% como puse antes), etc.

Pero de todas formas es un rendimiento varias veces superior al de las torres con invernadero.

Por otro lado lo que dices del costo del cristal puede ser cierto, pero que sea 30 veces más barato un plástico no quiere decir que los paneles sean caros. Hay modelos de paneles muy económicos, sobre todo los destinados a calefaccionar piletas de natación y además todo dependerá del rendimiento que nos permitan alcanzar para saber si se justifica la inversión.
Por otro lado insistes en que se ocuparía mayor superficie con los paneles porque supongo que te los imaginas puesto inclinados en un ángulo de 40° con lo cuál tendrían un rendimiento óptimo en España, pero eso no quiere decir que no se puedan poner en forma horizontal sobre el piso y resignar algo de rendimiento.

con respecto a lo que dices del diseño del invernadero con techo inclinado me parece correcto. Creo que el ángulo de inclinación que deberías tener para que el agua que se condense en el techo no precipite es de 30°, por lo que si comienzas a la altura del agua a los 100 mts de invernadero ya tendrás una altura de unos 70 mts, y a los 500 mts de invernadero creo que deberás pensar en al menos unos 350 mts de altura. Nada económico, calculo.

Además los invernadero no son tan simples y menos los de grandes dimensiones.

Esto me ha hecho acordar a la última que fui de camping ya que luego de una tormenta el techo de la carpa estructural que no estaba bien estirado comenzó a acumular agua y a hacer una panza hacia el interior de la carpa. Al rato de largarse la lluvia creo que ya teníamos varias tn de agua sobre la cabeza y todos estabamos sosteniendo el techo, además los parantes comenzaron a ceder, y bue, terminamos bastante mal.

Te lo cuento porque en todos los proyectos de torres solares que veo aparecen elegantes dibujos de invernaderos acristalados de varios km2 y solo basta pensar que pasaría si se larga a llover o nevar. No se ve que sistemas de canaletas tienen, y que desagües, y porque el techo no necesita inclinación para evacuar el agua o la nieve, o como tú bien adviertes para no aumentar la fricción , ya que si bien el aire se va haciendo menos denso a medidas que se calienta la densidad solo disminuye un 20% a los 80 o 90°C de temperatura por lo que pesa alrededor de 1 Kg contra 1,2 Kg que pesa a los 15°C.

Además también hay que definir si lo que queremos producir es agua dulce o electricidad.

pero de todas formas coincido contigo que apostaría por torres medianas, de no más de 200 o 250 mts de altura, con un invernaderos cónicos en su base y un sistema de recolección de calor por medio de agua en la periferia con paneles ultraeconómicos.

Saludos.

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jarp

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Eduardo37, creo que no has entendido lo que te he querido explicar. Con el agua caliente puedes obtener 4 veces más rendimiento con cualquier ingenio de los que vimos en el hilo solar sin concentración que calentando aire para hacerlo pasar por una turbina eólica. Te sugiero que vuelvas a leer los 3 últimos mensajes que escribí, estoy hablando de MULTIPLICAR POR 4 EL RENDIMIENTO.

Por otro lado, hablas de obtener 110ºC pero también dices de utilizar paneles "ultraeconómicos" y acostados en el suelo "resignando algo de rendimiento". Te darás cuenta que son términos INCOMPATIBLES.

Por mi parte, voy a continuar mi invento en el hilo "energia solar sin concentración", puesto que como dije en el mensaje anterior, he encontrado una forma más eficiente que no utiliza chimenea ni invernaderos altos ni con inclinación. Dicho invento se puede usar para obtener solo electricidad o para obtener agua desalada y electricidad sacrificando una parte de la producción electrica (aunque mucho menos que en una desaladora convencional).





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eduardo37

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Jarp: creo que tú tampoco has entendido algunas cosas.

Sigues insistiendo con que los paneles desperdician 2/3 de la superficie. Me haces acordar al hilo del biodiesel de algas donde alguién supuso que poniendo los reactores en forma vertical o haciendolo más altos conseguirá captar mayor radiación solar.
Creo que estás cayendo en el mismo error. Los paneles en España se ubican con una inclinación de 40° para que la radiación solar incida más eficientemente en su superficie pero si ves las sombras tras de ellos verás que casi toda la superficie posterior se encuentra sombreada.
En definitiva y aunque separes y queden pasillos (muy bienvenidos) entre líneas de paneles, la captación de radiación solar será casi la misma que si lo ubicaras uno al lado del otro en el piso, sin dejar separación.

Por otro lado: estás en un gravísimo error si crees que es posible obtener un rendimiento 4 veces superior de un hipotético Stirling que usando turbinas eólicas.

suponiendo que tenemos una cantidad x de lts de agua calentada a 100°C, porque con los paneles solares comunes se puede obtener esa temperatura, lo que pasa es que para ACS solo se necesitan 40 o 50°C, pero si solo deja de circular el agua en verano por el interior de los paneles pronto tendrás más de 100°C.

Pero volviendo a la suposición de que tengamos x lts de agua a 100°C (para utilizar un número redondo) y según CArnot el rendimiento máximo teórico sea del 18%:

-1- Utilizando el sistema de chimeneas obtienes un foco frío inferior al de la temperatura ambiental, producto de la altura que se alcanza con ella.

-2-Utilizas un sistema de generación eléctrica con turbinas eólicas archiprobadas durante millones de horas en todas las condiciones climática, la que además se encontrará dentro de un ducto con una corriente de aire controlada, o sea en condiciones casi ideales de funcionamiento y control.

-3- Aún no conozco ningún Stirling comercial para esa temperatura (100°C), a la que deberás restarle la temperatura ambiental, y menos aún uno en condiciones reales de generar varios MW.

También lo había pensado y se reducen las pérdidas haciendo el invernadero más alto en su zona central (donde está la chimenea) y más bajo en sus laterales. Así, cuanto más se caliente y expanda el aire más alto estará el techo y más espacio tendrá para pasar, haciendo que la velocidad de este sea lo más baja posible para evitar pérdidas por rozamiento. De esta forma, se podría empezar con solo unos centímetros de altura en los extremos y acabar en la parte de la chimenea con varios metros de altura.


Aquí has detectado el inconveniente mayor del sistema Invernadero-Chimena.

Mientras lo ideal en la chimenea es que el aire se desplace lo más rápido posible para aumentar el rendimiento de la turbina eólica, en el invernadero lo ideal es que el aire circule lo más lento posible para no aumentar las pérdidas por rozamiento.
Además como ya he explicado el aire es un fluido inconveniete para transportar calor, por ser demasiado pesado y voluminoso. Con el sistema de agua caliente solo agregas un cambio extra en el medio de transporte del calor, pero que representa mayores ganancias totales que pérdidas. No se puede pensar que siempre lo más complejo es peor, a veces la complejidad permite ganar rendimiento final y entonces se justifican los mayores gastos que implica el aumento de la complejidad.
Y si bien con el sistema que propongo el calor del agua finalmente será cedido al aire, esto será hecho en el lugar donde el aire comienza a entregarnos un trabajo, esto es en el lugar donde puede comenzar a elevarse: el interior de la chimenea, ¡y no antes!

Por otro lado no siempre se puede esperar obtener la aprobación de todo el mundo. Hace casi un año sospechaba que la torre se podría llegar a inclinar unos cuanto grados y nadie me dio fe, y hoy contamos con un estudio que demuestra que es posible inclinarla entre unos 20 y 30° con pérdidas mínimas. Así que no me hago problemas por eso.

Saludos.

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eduardo37

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Una cosa más.

Si calentamos el aire en un invernadero el calor se transmite por radiación, mientras que si lo calentamos con un radiador lo hacemos por conducción, a una velocidad mucho mayor y con una expansión casi instantánea.

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jarp

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Eduardo37, veo que sigues empeñado en complicar el sistema calentando aire con agua. Me parece que aún no has entendido el concepto.

Si tienes agua caliente de la que puedes obtener electricidad directamente ¿por qué vas a convertirlo en aire caliente dividiendo el rendimiento entre 4? Pierdes muchísima energía al calentar el aire (pues no puedes cederle todo el calor almacenado en el agua) y pierdes mucha energía en las aspas del molino eólico (pues el rendimiento máximo de estos creo que es del 40%).

Es mejor utilizar el agua caliente para mover cualquier artilugio como un stirling o la rueda aquella que vimos que tenía un rendimiento del 80% sobre el rendimiento de Carnot!!!. Pero ya que te gusta la chimenea te propongo que hagas una chimenea de agua en vez de aire, el agua caliente también asciende y con ella podrías mover una hidroturbina, que es más eficiente que una turbina eolica, además aprovecharías todo el calor del agua. Dibuja un pequeño diseño y verás las ventajas que tiene esto que acabo de decir ;)

Por otro lado:
-1- Utilizando el sistema de chimeneas obtienes un foco frío inferior al de la temperatura ambiental, producto de la altura que se alcanza con ella.

La bajada de temperatura que se consigue con la chimenea es de 1ºC cada 100 m de altura, con lo cual no creo que ganes mucha eficiencia, a no ser que hagas la torre más alta jamás construida.


De todas formas, creo que hay sistemas más interesantes y económicos que este de la chimenea para obtener electricidad de la energía solar. Ya contaré más en el hilo de energía solar sin concentración cuando tenga un poco de tiempo.



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eduardo37

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Jarp: hagamos una cosa: si tú me presentas un sistema de conversión de agua caliente a 100°C en electricidad a una tasa de eficiencia superior al 4 o 5%, que creo que es el rendimiento que finalmente tendría el sistema agua caliente-torre solar yo admitiré mi error y no volveré a mencionar esta idea-

pero:

1-hablemos de agua caliente a baja temperatura > a 100°C donde la velocidad de evaporación es mínima, casi inservible para pensar en una turbina de vapor.

2- hablemos de dispositivos probados y de los cuáles se cuente con datos. No de futuros desarrollos stirlingianos.

Además no entiendo porque hablas de dividir por 4 el rendimento del agua caliente. Si no te molesta vuelve a explicarmelo. Yo creo que es posible transferir un porcentaje importante (no sé exactamente cuánto) del calor del agua al aire, y por otro lado, como ya explique hasta el cansancio, recolectarlo mucho más eficentemente, por eso el rendimento final da muy por encima del de la chimenea con invernadero.

Con respecto a lo de la chimena de agua lo he pensado, ya que también es posible aprovechar la propiedad del agua caliente de ascender. Pero ojo que su ascención es en un medio acuático. No ascenderá nada en el aire.

Ceo que otro sistema posible sería calentar un fluído que se vaporice a baja temperatura como amoníaco o metanol en paneles solares, introducirlo en un ducto para que el gas mueva una turbina y luego de eso hacer pasar el ducto por agua fría de un río o el mar. Posteriormente y una vez que el fuído se haya condensado en forma líquida, se vuelve a inyectar en los paneles. Sería un sistema cerrado.
Pero: otra vez lidiamos con la fricción de una gas avanzando por un ducto estrecho y el rendimento debido al bajo gradiente térmico que se consigue no será muy importante.

saludos.

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eduardo37

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Por otro lado jarp, no solo a mi me gustan las chimeneas, mira a tu alrededor y seguramente verás unas cuantas.

¿qué crees que las hace tan interesante como para que estemos invadidos por ellas?

No se trata solo de las diferencias de temperatura, sino más bien las diferencias de presiones que producen esas temperaturas en el medio "aire".

1 m3 de aire a 15°C= 1,23 kg.
1 m3 de aire a 75°C= 1,02 Kg

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