MATERIALES PARA TECNOLOGÍAS SOLARES DE CONCENTRACIÓN

Recubrimientos Absorbentes avanzados para baja temperatura

Participantes: CIEMAT-PSA (E), WAGNER Solar (E)
Financiación: CIEMAT, WAGNER
Duración: Marzo 2005 – Junio 2008
Antecedentes:
En la actualidad existe una gran variedad de colectores solares para agua caliente. Aunque poseen algunas características diferentes, todos tienen en común que su temperatura de trabajo es claramente inferior a 175ºC. Los recubrimientos selectivos que suelen utilizar estos colectores en la actualidad son recubrimientos cuya fabricación resulta económica, aunque sus propiedades ópticas y térmicas no sean excelentes. Mejorar la calidad de estos recubrimientos y sus propiedades ópticas resulta muy interesante comercialmente si esto se consigue sin aumentar considerablemente el coste de fabricación. CIEMAT-PSA ha logrado una gran experiencia en el campo de los recubrimientos selectivos para absorbentes solares fabricados mediante la técnica del sol-gel. Esta experiencia puede ser aplicada para el desarrollo de absorbentes solares que posean mejores propiedades que los actualmente utilizados en los colectores solares para baja temperatura, sin que su coste de fabricación sea prohibitivo. Los colectores solares que incorporen un mejor recubrimiento selectivo sin un incremento importante del coste tendrán, sin duda, un mejor posicionamiento en el mercado.
Objetivos:
Desarrollo de un recubrimiento absorbente avanzado para captadores solares cuya temperatura de trabajo sea inferior a los 200ºC. El proceso de fabricación de dicho absorbente debe estar basado en la técnica de Sol-gel y ser susceptible de ser implementado a escala industrial de modo que resulte competitivo con los recubrimientos actualmente disponibles para baja temperatura.
Resultados relevantes:
Las actividades relacionadas con la preparación del absorbente de baja temperatura se han centrado en la mejora de las propiedades ópticas y de durabilidad del absorbente inicial de 2 capas: Al/CuMnOx/SiO2 con as=0.940 y e100 =0.041. Para ello, se ha introducido una capa absorbente-protectora adicional de CuMnSi0.1Ox directamente sobre el substrato de aluminio (absorbente de 3 capas), con lo que se ha conseguido mejorar la absorptancia hasta un valor cercano a 0.95, manteniendo prácticamente el mismo valor de emitancia: e100 =0.044. Así mismo, se ha evaluado la durabilidad de ambos absorbentes (2 y 3 capas) mediante los ensayos de estabilidad térmica (200 h/250ºC) y de resistencia a la humedad (600 h/40º C-condensación), establecidos por la IEA en el Solar Heating and Cooling Program: Task X para absorbentes solares de baja temperatura. Todas las muestras analizadas (absorbente de 2 y de 3 capas) superaron tanto el ensayo de estabilidad térmica, como el de humedad con iguales resultados o incluso mejores que algunos absorbentes comerciales. Es importante mencionar que en el caso de los absorbentes basados en óxido cobre y manganeso el ensayo de resistencia a la humedad es, con diferencia, el más agresivo. Esto es debido a que se produce la oxidación del substrato de aluminio, lo que da lugar a la aparición de picaduras blancas. En este sentido, se ha observado que el absorbente de 3 capas presenta mejor aspecto tras dicho ensayo, gracias a la presencia de la capa adicional de CuMnSi0.1Ox.