Energia solar concentrada

Oportunidades de la energía solar de concentración

Las centrales termosolares convierten la radiación solar en calor y electricidad. Se utilizan reflectores (espejos) para enfocar la luz solar hacia los absorbedores, en los que se calienta un fluido portador u otro medio. Este fluido sirve para generar vapor que acciona una turbina, como en una central eléctrica convencional. Entre las tecnologías más extendidas se encuentran, por ejemplo, las centrales de colectores cilindro-parabólicos, las centrales solares de torre y los sistemas de energía solar de disco giratorio.

Las centrales termosolares requieren altos niveles de radiación solar. Los lugares más adecuados para ellas son, por tanto, las regiones situadas en el “cinturón solar” de la Tierra y sus alrededores, hasta 35 grados de latitud a ambos lados del ecuador. En 2016, la capacidad total instalada de centrales termosolares en todo el mundo fue de aproximadamente 5 GW, lo que representa un aumento de casi cuatro veces respecto a 2010 (véase IRENA). Combinadas con una solución de almacenamiento térmico, las centrales termosolares son un medio rentable de suministrar grandes cantidades de electricidad y calor las 24 horas del día.

Las empresas alemanas tienen muchos años de experiencia con esta tecnología. Se cuentan entre los principales proveedores y prestadores de servicios del mundo en materia de espejos, absorbedores, instrumentos de medición y sistemas de gestión.

Parques solares de concentración

Vista aérea de Khi Solar One, SudáfricaLos sistemas de energía solar concentrada (ESTC, también conocida como energía solar de concentración o energía solar térmica concentrada) generan energía solar utilizando espejos o lentes para concentrar una gran área de luz solar en un receptor[1]. La electricidad se genera cuando la luz concentrada se convierte en calor (energía solar térmica), que acciona un motor térmico (normalmente una turbina de vapor) conectado a un generador de energía eléctrica[2][3][4] o alimenta una reacción termoquímica[5][6][7].

Como central generadora de energía térmica, la ESTC tiene más en común con centrales térmicas como las de carbón, gas o geotérmica. Una central ESTC puede incorporar almacenamiento de energía térmica, que almacena energía en forma de calor sensible o como calor latente (por ejemplo, utilizando sales fundidas), lo que permite a estas centrales seguir generando electricidad siempre que sea necesario, de día o de noche. Esto convierte a la ESTC en una forma de energía solar gestionable. La energía renovable despachable es especialmente valiosa en lugares donde ya hay una alta penetración de energía fotovoltaica, como California[9], porque la demanda de energía eléctrica alcanza su punto máximo cerca de la puesta de sol justo cuando la capacidad fotovoltaica disminuye (un fenómeno conocido como curva de pato)[10].

Ventajas e inconvenientes de la energía solar de concentración

En una central termosolar, los espejos recogen la luz solar y la reflejan en receptores especiales. La radiación solar concentrada calienta un medio de transferencia térmica como la sal fundida o un aceite térmico hasta una temperatura de hasta 1.000 grados Celsius. Este calor se utiliza inmediatamente para generar electricidad o se almacena en grandes depósitos. El almacenamiento permite a la central obtener el calor necesario para generar vapor. El vapor acciona una turbina, que produce electricidad a través de un generador. De este modo, las centrales termosolares pueden suministrar electricidad exactamente cuando se necesita, independientemente de la hora del día o de las fluctuaciones de la irradiación solar. Al mismo tiempo, almacenar el calor en grandes depósitos de sales fundidas es entre un 80 y un 90% más barato que almacenar la electricidad en baterías.

Las centrales termosolares aún están en pañales. Actualmente hay unas 100 en todo el mundo, con una capacidad total de 6,2 gigavatios. Están situadas principalmente en las regiones del cinturón solar: alrededor del Mediterráneo y en el norte de África, el sur de EE.UU. y Australia, por ejemplo. Hoy en día, la electricidad procedente de centrales termosolares ya es competitiva con la electricidad generada a partir de combustibles fósiles en ubicaciones favorables. “La innovación, la producción en serie y una mayor competencia dentro de un mercado en crecimiento contribuirán a una nueva reducción significativa de los costes”, afirma Pitz-Paal con seguridad. Cree que en los próximos 10 años se podrán alcanzar costes de producción de electricidad de cinco céntimos de dólar por kilovatio-hora.

Energía eólica

Todas las tecnologías de concentración de energía solar (CSP) utilizan una configuración de espejos para concentrar la energía luminosa del sol en un receptor y convertirla en calor. A continuación, el calor puede utilizarse para crear vapor que accione una turbina y produzca energía eléctrica o puede ser utilizado directamente por las industrias pesadas como calor en lugar de combustibles fósiles.

El almacenamiento de energía térmica es esencial para la energía solar térmica de concentración porque permite que esta forma de energía solar basada en el calor genere electricidad por la noche y durante los periodos nublados. El almacenamiento térmico hace de la energía solar de concentración una forma flexible y despachable de energía solar. Las sales fundidas líquidas almacenan el calor en los proyectos comerciales actuales, pero se están investigando nuevos materiales. Entre ellos figuran gases como el aire, metales líquidos y sólidos como la cerámica. Los materiales que pueden alcanzar temperaturas más altas tienen como resultado un aumento de la eficiencia, lo que se traduce en costes más bajos. El calor solar a alta temperatura también puede sustituir el uso de combustibles fósiles en la industria.

Existen cuatro tipos de tecnologías ESTC: La primera en utilizarse fue la de canal, y la tecnología predominante ahora es la de torre. Esto se debe a que la ESTC de torre puede alcanzar temperaturas más altas, lo que se traduce en una mayor eficiencia.