Luz atrapada en cámara solar

¿Se preguntaba si atrapar la luz en una cámara reflectante podría calentar las varillas lo suficiente como para calentar el agua? Tratando de pensar en nuevas formas en las que podemos utilizar la energía solar.

Ref. foto A.

Respuestas (2)

Sí, aprovechar la luz puede ser una buena manera de calentar el agua a temperaturas calientes utilizables, es decir, de 50 a 80 grados centígrados.

Los dos factores que son importantes son el área de superficie de su colector (que parece bastante pequeño en su diseño) y la eficiencia del sistema.

Por lo general, utilizamos placas planas (área alta) o tubos (parcialmente) al vacío (alta eficiencia).

La luz solar es de alrededor de 1kW por metro cuadrado en la superficie a pleno sol, y la eficiencia del colector térmico puede estar en el rango de 50-90% más o menos. Dependiendo de en qué lugar del mundo se encuentre, puede obtener de 1 a 7 horas de sol al día. Las temperaturas del aire externo, la inclinación del colector, la alineación y su latitud afectarán el resultado.

Para una casa en el Reino Unido, la energía solar térmica debería ser suficiente para que una pequeña instalación satisfaga la mitad de la demanda anual de agua caliente de la casa. Si puede aprovechar el almacenamiento estacional a mayor escala, o si está más cerca del ecuador, puede aumentar esa proporción.

Aquí hay un diagrama de tubo de vacío del artículo de wikipedia sobre colectores solares térmicos :

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Buena respuesta. Sin embargo, creo que vale la pena enfatizar que "atrapar" la luz no hace nada; es sólo una cuestión de absorción.
Los tubos de vacío son excelentes para la eficiencia, minimizan las pérdidas conductivas, lo que puede ser importante en un clima frío. Un gran gasto para el calentamiento solar de agua es la protección contra la posibilidad de daños por congelamiento. También se pueden utilizar concentradores de un solo eje, como cilindros parabólicos o espejos fresnel lineales para concentrar la luz solar en un colector tipo tubería. La concentración permite una temperatura de trabajo mucho más alta, pero requiere algún mecanismo para rastrear el sol.

Cualquier espejo puede reflejar la luz en una barra absorbente y aumentar la transferencia de calor a esa barra. Sin embargo, una 'cámara reflectante' suena como un cuerpo negro hecho con superficies reflectantes y algunos absorbentes, y ESO es menos efectivo en proporción al número de reflejos antes de que la luz llegue al objetivo. Las superficies reflectantes pueden ser 95% reflectantes, pero todas absorberán al menos una POCA luz, que por lo tanto no producirá calor en las varillas absorbentes. También está el problema de la luz que inevitablemente se dispersa fuera de la apertura, que podría golpear los espejos y salir sin encontrar ningún objetivo.
Es por eso que la geometría cuidadosa y la orientación de los reflectores es una característica de un buen horno solar; generalmente la luz del sol entrante hace un reflejo y luego está en el objetivo. La capacidad de absorción de la barra (si tiene una absorción del 95%, se pierde algo de luz) se puede mejorar usando algunos trucos ópticos, como hacer que la barra sea negra en longitudes de onda de luz visible pero blanca en infrarrojo (esto imita el efecto invernadero).