Ingeniería de energía solar concentrada (CSP)
Introducción
Un concentrador solar es un dispositivo óptico diseñado para captar la energía solar incidente sobre una superficie amplia y concentrarla en una región de menos área, con el objetivo de aumentar la densidad energética disponible. Esta concentración puede lograrse mediante reflexión "Reflexión (física)") (empleando espejos) o refracción (usando lentes). Los concentradores solares se utilizan en aplicaciones que requieren altas temperaturas o elevada intensidad lumínica, como la energía termosolar de concentración, los motores Stirling o los sistemas fotovoltaicos de alta concentración (CPV).[1].
Según Ma et al. (2019), estos sistemas "desempeñan un papel esencial en la captación de energía solar, al incrementar de forma efectiva la densidad de potencia disponible para su conversión térmica o eléctrica".[1].
Principio de funcionamiento
El funcionamiento de un concentrador solar se basa en los principios de la óptica geométrica, redirigiendo los rayos solares incidentes hacia un punto o línea focal. Para reflejar, dirigir y concentrar la radiación solar se emplean reflectores solares, que deben cumplir ciertas características para garantizar la eficiencia del sistema:.
En el foco, donde convergen los rayos solares redirigidos, se sitúa un receptor donde se transforma la radiación concentrada en calor o electricidad. Este receptor normalmente consiste en un material absorbente solar que debe:.
Los receptores solares pueden clasificarse según su diseño y forma de captación de energía:.
La eficiencia del sistema depende de la calidad y receptividad de las superficies ópticas, la precisión del seguimiento solar, la alineación geométrica y las pérdidas térmicas en el receptor.[5].
Estudios como el De Lara (2013) sobre el dimensionamiento de concentradores Fresnel muestran que factores como el ángulo de aceptación, la dispersión y las sombras parciales influyen significativamente en el rendimiento óptico global.[5] La radiación concentrada puede calentar fluidos térmicos (como aceites, sales fundidas o agua) hasta temperaturas superiores a 400 °C, permitiendo su uso en ciclos termoeléctricos o en procesos industriales.