Antecedentes de la tecnología Beam-Down Lineal
El campo solar Beam-Down lineal (BDLFR en inglés) es una tecnología de concentración solar diseñada para procesar térmicamente materiales de alta densidad a temperaturas de 150 - 300ºC mediante la irradiación lineal y directa de energía solar concentrada. Este sistema solar fue patentado y desarrollado inicialmente por investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid, Prof. J. Gómez Hernández y Prof. J. Villa Briongos (Santana et al., 2017). Consta de dos etapas de reflexión. En la primera, los reflectores lineales Fresnel (LFR) dirigen la irradiación solar a una segunda etapa de espejos planos.
Esta segunda etapa dirige el flujo de calor solar hacia un receptor colocado en el suelo, en el que se procesan térmicamente los materiales de alta densidad.
El campo solar BDLFR combina las ventajas de los sistemas LFR, como el bajo coste de los espejos primarios, y la óptica beam-down, que permite trabajar con materiales de alta densidad ya que el receptor está colocado en el suelo. Además, los sistemas LFR tienen los costes de inversión y mantenimiento más bajos de las tecnologías solares de concentración, lo que puede facilitar su integración en procesos industriales.
La siguiente figura muestra la evolución cronológica de la tecnología BDLFR.
Inicialmente, el reflector secundario consistía en un cilindro hiperbólico que permitía la redirección de los rayos solares hacia el segundo foco de la hipérbola, situado en el suelo (Sánchez-González & Gómez-Hernández, 2020), Fig. a/b, pero sería difícil y costoso de construir. Posteriormente se mejoró el reflector secundario, que puede estar compuesto por varios espejos planos instalados a la misma altura para simplificar el diseño de la estructura y, por lo tanto, reducir los costes de instalación (Taramona et al., 2022), Fig. c. Este concepto de secundario compuesto por espejos planos se ha probado utilizando un prototipo a escala de laboratorio desarrollado y construido en la UC3M (Taramona et al., 2024), Fig. d, y se ha escalado en una primera prueba inicial trabajando junto con SOLATOM (Taramona et al., 2024), Fig. e/f.
También se ha abordado la carga ambiental de la tecnología BDLFR. Se realizó un estudio de evaluación del ciclo de vida, comparando la tecnología BDLFR con hornos rotatorios a gas. Los resultados del potencial de calentamiento global y del potencial de agotamiento de la capa de ozono mostraron que la producción de energía térmica en el rango de temperaturas de 150-300ºC con el BDLFR representa una reducción del 34,2% en la huella de carbono en comparación con el gas natural y una reducción del 41% en el potencial de agotamiento de la capa de ozono (Batuecas et al., 2023).
Referencias:
Batuecas, E., Taramona, S., Gómez-Hernández, J., Briongos, J. V. (2023). Environmental and energetic behavior of a Beam-down linear Fresnel solar field for low-grade thermal energy applications. Applied Thermal Eng., 231, 121002.
Sánchez-González, A., & Gómez-Hernández, J. (2020). Beam-down linear Fresnel reflector: BDLFR. Renewable Energy, 146, 802–815.
Santana, D., Gómez-Hernández, J., Villa Briongos, J., & González-Gómez, P. Á. (2017). Sistema óptico de haz descendente lineal solar (Patent No. ES 2648148 A1). (Acceso abierto)
Taramona, S., González-Gómez, P. A., Briongos, J. V., & Gómez-Hernández, J. (2022). Designing a flat beam-down linear Fresnel reflector. Ren. Energy, 187, 484-499. (Acceso abierto)
Taramona, S., Gómez-Hernández, J., Briongos, J. V., Mingot, A., Frasquet, M. (2024). Integration of the beam-down technology into SOLATOM's linear Fresnel solar field: Design and experimental results. Case Studies in Thermal Eng. 64, 105424. (Acceso abierto)
Taramona, S., Gallo, A., González-Camarillo, H., Minio Paluello, G., Briongos, J. V., Gómez-Hernández, J. (2024). Beam-down linear Fresnel reflector prototype: Construction and first tests. Ren. Energy, 220, 119697.
