Estanque solar

Un estanque solar es una piscina de agua salada que recoge y almacena energía solar térmica. El agua salada forma de forma natural un gradiente de salinidad vertical, también conocido como " haloclina ", en el que el agua de baja salinidad flota sobre el agua de alta salinidad. Las capas de soluciones salinas aumentan en concentración (y, por lo tanto, en densidad) con la profundidad. Por debajo de cierta profundidad, la solución tiene una concentración de sal uniformemente alta.

Cuando los rayos del sol entran en contacto con el fondo de una piscina poco profunda, calientan el agua adyacente al fondo. Cuando el agua del fondo de la piscina se calienta, se vuelve menos densa que el agua más fría que está por encima y comienza la convección . Los estanques solares calientan el agua impidiendo esta convección. Se añade sal al agua hasta que las capas inferiores de agua se saturan por completo . El agua de alta salinidad del fondo del estanque no se mezcla fácilmente con el agua de baja salinidad que está por encima, por lo que cuando se calienta la capa inferior de agua, la convección se produce por separado en las capas inferior y superior, con solo una mezcla leve entre las dos. Esto reduce en gran medida la pérdida de calor y permite que el agua de alta salinidad alcance los 90 °C mientras se mantiene a 30 °C el agua de baja salinidad. ^[1] Esta agua caliente y salada se puede bombear para su uso en la generación de electricidad, a través de una turbina o como fuente de energía térmica.

• Este método resulta especialmente atractivo para las zonas rurales de los países en desarrollo . Se pueden instalar colectores de gran superficie por tan solo el coste del revestimiento de arcilla o plástico para el estanque.
• Los cristales de sal acumulados deben eliminarse y pueden constituir un subproducto valioso y un gasto de mantenimiento.
• No es necesario un colector separado.
• La masa térmica extremadamente grande significa que se genera energía día y noche.
• El funcionamiento a temperatura relativamente baja significa que la conversión de energía solar suele ser inferior al 2 %. ^[2]
• Debido a la evaporación, se requiere constantemente agua no salina para mantener los gradientes de salinidad.

La energía obtenida se presenta en forma de calor de bajo grado de 70 a 80 °C en comparación con una temperatura ambiente asumida de 20 °C. Según la segunda ley de la termodinámica (ver ciclo de Carnot ), la eficiencia teórica máxima de un ciclo que utiliza calor de un depósito de alta temperatura a 80 °C y tiene una temperatura más baja de 20 °C es 1−(273+20)/(273+80)=17%. En comparación, el motor térmico de una planta de energía que entrega calor de alto grado a 800 °C tendría un límite teórico máximo del 73% para convertir calor en trabajo útil (y por lo tanto se vería obligado a ceder tan solo el 27% en calor residual al depósito de temperatura fría a 20 °C). La baja eficiencia de los estanques solares generalmente se justifica con el argumento de que el "colector", al ser simplemente un estanque revestido de plástico, podría potencialmente dar lugar a un sistema a gran escala que tiene un costo energético nivelado general más bajo que un sistema de concentración solar .

Se están realizando más investigaciones para abordar estos problemas, como por ejemplo el desarrollo de estanques de membrana, que utilizan una membrana permeable fina para separar las capas sin permitir el paso de la sal.

El estanque solar operativo más grande para la generación de electricidad fue el estanque Beit HaArava , construido en Israel y en funcionamiento hasta 1988. Tenía una superficie de 210.000 m² y producía una potencia eléctrica de 5 MW. ^[3]

La India fue el primer país asiático en instalar un estanque solar en Bhuj , en Gujarat. El proyecto fue aprobado en el marco del Programa Nacional de Estanques Solares por el Ministerio de Fuentes de Energía No Convencionales en 1987 y se completó en 1993 tras un esfuerzo de colaboración sostenido entre TERI, la Agencia de Desarrollo Energético de Gujarat y la GDDC (Gujarat Dairy Development Corporation Ltd). El estanque solar demostró con éxito la conveniencia de la tecnología al suministrar 80.000 litros de agua caliente diariamente a la planta. Está diseñado para suministrar alrededor de 22.000.000 kWh ^{[ cita requerida ]} de energía térmica al año. El Instituto de Energía y Recursos proporcionó todos los insumos técnicos y se hizo cargo de la ejecución completa de la investigación, el desarrollo y la demostración. TERI operó y mantuvo esta instalación hasta 1996, antes de entregársela a la GDDC. El estanque solar funcionó sin problemas hasta el año 2000, cuando graves pérdidas financieras paralizaron a la GDDC. Posteriormente, el terremoto de Bhuj dejó la lechería de Kutch sin funcionar. ^[4]

El estanque solar de 0,8 acres (3200 m ² ) que alimenta el 20% de las operaciones de Bruce Foods Corporation en El Paso, Texas, es el segundo más grande de los EE. UU. También es el primer estanque solar con gradiente salino de los EE. UU. ^[5]

• Conversión de energía térmica oceánica
• Estanque de hielo
• Almacenamiento de energía térmica estacional (STES)
• Almacenamiento térmico
• Refrigeración por agua de lagos profundos
• Estanque de enfriamiento
• Estanque de evaporación de sal

• El estanque solar de El Paso, Universidad de Texas, archivado desde el original el 4 de junio de 2013 , consultado el 25 de septiembre de 2013.
• Estanque solar Bhuj en India, Teriin, archivado desde el original el 2 de abril de 2007{{citation}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace ).
• "El estanque solar de 150 KW de Israel", Mother Earth news , mayo-junio de 1980.
• Estanques de investigación y proyecto del mundo real en Pyramid Salt, Pyramid Hill, norte de Victoria, Australia : Royal Melbourne Institute of Technology, archivado desde el original el 5 de febrero de 2012.