TECNOLOGÍA SOLAR DE MEDIA CONCENTRACIÓN

Tubos Absorbedores de Bajo Coste


Participantes:  CIEMAT-PSA (E), ABENGOA Solar (E)

Contacto:       A. Morales, angel.morales@ciemat.es

Presupuesto:   750.000€.

Duración:        diciembre, 2004 - diciembre, 2008

Antecedentes: Uno de los elementos más importantes de los colectores cilindro-parabólicos son los tubos absorbedores, ya que en ellos es donde la radiación solar concentrada es convertida en energía térmica. Debido a su alta carga tecnológica, actualmente solo existen en el mercado dos tubos absorbedores de vacío para este tipo de captadores solares, los fabricados por las empresas Schott y Solel. Debido a la escasa oferta existente, tanto el precio como el plazo de entrega de estos tubos resulta actualmente una seria barrera para el rápido desarrollo comercial de las plantas solares termoeléctricas con colectores cilindro-parabólicos. Por consiguiente, el desarrollo de nuevos tubos absorbedores que posean una buena relación calidad/precio resulta muy atractiva e interesante. Por su parte, el CIEMAT lleva varios años trabajando en el desarrollo de nuevos recubrimientos anti-reflexivos (AR) y selectivos adecuados para su uso en este tipo de tubos absorbedores, habiendo realizado ya diversas patentes relacionadas con este tema.

Objetivos: el desarrollo de nuevos tubos absorbedores para colectores cilindro-parabólicos, tanto sin vacío (para temperaturas de trabajo moderadas), como con vacío (para plantas solares termo-eléctricas). Se desea que los nuevos tubos absorbedores estén basados en la tecnología Solgel desarrollada por el CIEMAT en relación con recubrimientos selectivos para tubos de acero y antireflexivos (AR) para vidrio.

Logros en 2007: Las actividades y logros en el año 2007 dentro de este proyecto son descritos a continuación clasificados en las dos áreas de actividad que comprenden: películas AR para vidrio y absorbentes selectivos.

Películas AR para cubiertas de vidrio

Durante el año 2007 se ha continuado con la evaluación y optimización de la durabilidad de las películas antirreflectantes para su aplicación, tanto en los tubos de vidrio borosilicato de los colectores cilindro-parabólicos, como en las cubiertas de vidrio solar de los captadores planos. En este sentido, se han estudiado diferentes tratamientos superficiales hidrófobos y se han obtenido valores de transmitancia solar por encima de 0.96 para muestras de vidrio borosilicato expuestas durante más de trece meses a intemperie. En el caso del vidrio solar, los valores de transmitancia solar obtenidos para una única capa, son de 0.945. Esta diferencia es debida a que el vidrio borosilicato tiene una transmitancia solar de 0.91 mientras que el vidrio solar parte de un valor de 0.89.

Asimismo, se han optimizado las condiciones del tratamiento térmico para la densificación de las películas. Temperaturas de 500ºC durante 15 minutos son suficientes para la obtención de películas AR con óptimas propiedades. Este tiempo de tratamiento térmico tan corto facilitaría la transferencia del proceso a escala industrial, ya que el tiempo de preparación de los recubrimientos es muy pequeño. 

Por último, se ha estudiado el efecto de la suciedad ambiental (contaminación, polvo, etc) en muestras expuestas a intemperie. Los valores de transmitancia solar disminuyen entre un 1% y un 3% por efecto de la suciedad, lo que llevaría a una pequeña reducción de eficiencia en el dispositivo solar.

Absorbente selectivo de alta temperatura.

Durante el año 2007 se han optimizado las propiedades ópticas y la durabilidad del absorbente selectivo de alta temperatura y se ha trabajado, fundamentalmente, en la puesta a punto de una planta piloto para la preparación de tubos de 50 cm de longitud y del mismo diámetro que los tubos receptores utilizados actualmente en las plantas comerciales con colectores cilindro-parabólicos, realizándose los ensayos preliminares para la preparación de los tubos.

Efecto del tratamiento hidrófobo superficial. a) con tratamiento; b) sin tratamiento.

El absorbente selectivo de alta temperatura tiene una absorptancia solar de 0,96 y una emisividad térmica a 400ºC de 0,11 y de 0,13 a 500ºC, valores considerablemente inferiores a los que presentan los tubos comerciales de las firmas Schott y Solel.

Espectro completo del absorbente selectivo desarrollado en el CIEMAT