El sorprendente motor Stirling de Infinia: Energía solar termoeléctrica

El "PowerDish" de Infinia con motor stirling

No sé de vosotros lectores, pero yo cuando pienso en un motor stirling, imagino esos motores de juguete que requieren de un impulso previo para comenzar a funcionar, y que con la energía del calor de una llama, y aprovechando la dilatación y contracción de un gas al calentarse, mueven un pistón en un ciclo térmico para producir trabajo, de forma similar a una máquina de vapor, sólo que sin agua y de ciclo cerrado.




El stirling es es el motor térmico más eficiente que existe, aunque en la práctica su rango de aplicaciones es muy limitado pues comparándolo con otras tecnologías, no se ha conseguido un motor lo suficientemente potente y pequeño para reemplazar a otros sistemas de generación eléctrica.


Pero los avances tecnológicos y la imaginación de los ingenieros podrían cambiar el mundo de la generación eléctrica tal y como lo conocemos al llevar las tecnologías desarrolladas para la NASA a nuestra vida cotidiana.

Evitando la generación de CO2 y el cambio climático
El motor stirling que Infinia utiliza en sus discos parabólicos solares carece de pistón, utiliza helio como fluído y obtiene un 24% de rendimiento sobre la energía solar recibida (que según Infinia al cabo de sus 25 años de vida sigue rindiendo al 80% de su capacidad original), es silencioso, extremadamente pequeño y utiliza el calor del sol para elevar su temperatura en el rango de trabajo de entre 600 y 800ºC y producir 3,5 Kw de electricidad prácticamente todas las horas de sol, al tener seguimiento de dos ejes.
Estos discos parabólicos tienen un coste aprox. actual de 20.000$/Ud., y con un diámetro de 4,2 Mts, concentran toda la luz del sol sobre la superficie receptora de un motor Stirling desarrollado durante dos décadas por Infinia para la NASA, y que ahora fabrica en cadena para reducir costes.

Sistema stirling utilizado por la NASA

Energías renovables que utilizan la luz del sol para generar electricidad

Según indica Infinia Corp., estos motores que incorporan a sus captadores, al no tener rozamiento, no llevan lubricación, por lo que no tienen desgaste,  son silenciosos, se caracterizan por una alta eficiencia (próxima al 24%), bajo mantenimiento y autonomía de operación.

Comparando esta tecnología con el estado del arte del resto de renovables solares, vemos por ejemplo que además de obtener más rendimiento que los paneles fotovoltaicos (con un rendimiento típico máximo del 13%), utilizan materiales más económicos y abundantes además de bastante menos energía para su fabricación.

Con respecto a la energía solar termoeléctrica que utiliza fluídos como agua o aceite para transferir el calor desde cilindros parabólicos, presenta la ventaja de un rendimiento algo mayor, no utilizar fluídos contaminantes como el aceite, además de ser completamente modulable y poderse implantar sobre terrenos irregulares.
Además una planta de 50MW se puede construir en menos de un año frente a los treinta meses de una de colectores cilíndrico-parabólicos.
Sin embargo al igual que los paneles fotovoltaicos, la energía captada no puede (a día de hoy) almacenarse para su consumo en horas de menor radiación solar, mientras que las plantas solares termoeléctricas pueden producir electricidad cuando el sol ya se ocultó mediante el almacenamiento del fluído a 350ºC.

Cómo funciona

Al parecer, los cambios de temperatura del helio desplazan un émbolo unido a un eje con un imán incorporado, cuyo movimiento en una bobina produce una corriente eléctrica. Un circuito cerrado enfría a su vez el sistema, completándose el ciclo térmico.
Para iniciar el proceso cuando el receptor ha alcanzado suficiente temperatura, es necesario un impulso eléctrico en la bobina, iniciando el bucle que se repetirá constantemente hasta que deje de aportarse calor suficiente por el sol.
Las gomas que sujetan el eje parece que son la única pieza en sufrir por efecto de las miles de torsiones diarias a las que son sometidas, unos 20 años de operación sin mantenimiento según Infinia.

Captadores solares Infinia en España
Renovalia Energy ha instalado en Albacete las primeras unidades termosolares con tecnología disco-motor Stirling: generadores solares termoeléctricos compuestos por una parábola reflectante y un motor térmico Stirling.
La capacidad inicial de la planta, situada en Villarobledo (Albacete) es de 1 MW, aunque el objetivo de Renovalia es que alcanze los 71 MW.

Planta de discos parabólicos Infinia en Villarrobledo (Albacete)

Actualización: Han resultado ser muy poco fiables y caros y ni la NASA los usa ya (prefieren utilizar mini generadores atómicos, mucho más duraderos y fiables). Sigue siendo un sistema mecánico, que al de pocos años falla o reduce mucho su rendimiento, pero como curiosidad técnica están muy bien.
Fuentes:
Energía solar termoeléctrica (wikipedia)
Noticia en Kndu Infinias amazing stirling engines in the news
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